基于人车闭环模型预测控制的四驱车辆动力分配稳定性控制研究

来源 :安徽农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:surezheng12345678
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稳定性是一直是车辆研究领域内的重要内容,提高稳定性对车辆行驶安全性有着至关重要的作用。车辆主动安全控制系统是针对车辆稳定性研制出的能够提升车辆行驶稳定性的控制系统,本文以四驱车辆为研究对象,对其行驶过程中的稳定性做出以下研究:(1)通过Simulink建立出完整的四驱车辆模型、Dugoff轮胎模型以及二自由度模型等辅助计算模型,并通过在Carsim软件中设立开环与闭环仿真工况验证建立的四驱车辆模型的可靠性。通过引入驾驶员预瞄理论建立基于预瞄最优曲率的驾驶员模型,通过该模型使得车辆能够有效的跟踪目标路径,进而建立出完整的人车闭环系统,在研究车辆稳定性控制中将现实车辆行驶过程中的驾驶员的物理特性考虑在内,使得整个稳定性研究系统更加的全面以及完善。之后基于无迹卡尔曼滤波算法建立出路面附着系数估计器,该估计器能够精准且快速的估计出各轮胎的路面附着系数,有助于车辆行驶过程中的状态参数以及四驱动力分配中轮胎负荷率的计算。(2)分析车辆行驶过程中失稳的原因,并且研究质心侧偏角以及横摆角速度对车辆稳定性的影响,将二者设定为车辆稳定性控制器的控制参数。在车辆行驶过程中将驾驶员通过预瞄目标路径最优曲率得到的最优方向盘转角输入二自由度模型中计算出期望状态时的横摆角速度与质心侧偏角,基于模型预测算法建立出上层运动状态跟踪的控制器,将当前车辆实时与期望的横摆角速度、质心侧偏角之间的差值作为控制器的输入计算出所需的附加横摆力矩。下层四驱稳定性控制系统将上层控制器计算所得的横摆力矩通过四驱传动系统分配给驱动轮,并且将车轮的最低轮胎负荷率作为四驱动力分配的目标函数,使得车辆达到期望状态的同时降低轮胎负荷率,进而提升车辆的稳定性裕量,之后通过离线仿真验证其控制策略的有效性。(3)设计四驱车辆动力分配系统中电控分动器以及限滑差速器的执行器以及控制程序,通过NI实时控制器等设备进行硬件在环仿真测试,验证四驱车辆动力分配稳定性控制策略的实时有效性。
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