汽車橫擺穩(wěn)定控制方法研究.pdf

1、汽車橫擺穩(wěn)定控制通過對車輪施加制動力矩,調(diào)節(jié)以橫擺率表征的轉(zhuǎn)向速度,使其跟蹤參考橫擺率,提高汽車轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性和操控性。該研究得到了國內(nèi)外學者的廣泛關注,具有重要的理論和工程意義。
　　本文從汽車動力學建模、輪胎力觀測器設計、非線性橫擺穩(wěn)定控制器以及約束橫擺穩(wěn)定控制器設計幾個方法對橫擺穩(wěn)定控制問題進行了深入研究,具體內(nèi)容如下。
　　本文首先討論了汽車非線性動力學特性,分析了對橫擺動態(tài)起主要影響的因素,結(jié)合橫擺穩(wěn)定控制中不同工況下

2、僅對一個車輪制動的控制策略,將非制動車輪的輪胎力處理為外部時變輸入,建立了以車身橫擺率、制動車輪滑移率為狀態(tài),以制動車輪制動力矩為控制輸入的離散非線性橫擺動態(tài)模型。在此基礎上，本文使用高精度車輛動力學仿真軟件中對模型精度進行了檢驗。結(jié)果表明,在汽車轉(zhuǎn)向穩(wěn)定工況、轉(zhuǎn)向極限工況和車輪附加制動力矩工況中,此模型均能較準確地反映汽車轉(zhuǎn)向非線性動態(tài)特性,適合橫擺穩(wěn)定控制器設計。
　　為了實時獲取非制動車輪輪胎力,本文著重研究了輪胎力觀測問題

3、。通過對車輪動態(tài)模型中輪胎縱向力的分析與處理,使得輪胎縱向力估計問題轉(zhuǎn)化為未知輸入重構問題,分析了輪胎力連續(xù)滑模觀測器在車載控制器應用中的不足,給出了一種輪胎縱向摩擦力的離散滑模觀測器設計方法,分析了觀測器的穩(wěn)定條件,并根據(jù)汽車橫擺穩(wěn)定控制特點,討論了滑模觀測器參數(shù)取值方法。本文給出的離散滑模觀測器考慮了采樣時間對于系統(tǒng)穿越滑模面的切換頻率限制,且通過將觀測誤差約束到所設計的邊界層中,避免了過度抖振。根據(jù)估計的縱向力,通過輪胎橫向力和縱

4、向力的代數(shù)關系,計算橫向力。仿真結(jié)果表明,本文的方法具有較高的輪胎力觀測精度。
　　在橫擺動態(tài)建模和觀測器設計的基礎上，本文研究了非線性橫擺穩(wěn)定控制問題。由于建立的汽車橫擺動態(tài)模型具有嚴格反饋形式,故在反步法控制思想框架下,通過設計滑?？刂破髑笕】刂戚斎牒吞摂M控制輸入,分析了控制器參數(shù)取值范圍,使用輸入到狀態(tài)穩(wěn)定理論證明了閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。仿真結(jié)果表明,控制器對汽車縱向動態(tài)影響較小,控制器較為簡單,參數(shù)易于調(diào)節(jié),并且在汽車參數(shù)顯著