基于卡爾曼濾波的半掛汽車(chē)列車(chē)側(cè)傾控制.pdf

1、半掛汽車(chē)列車(chē)由牽引車(chē)和半掛車(chē)組成，與普通貨車(chē)相比有很多優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代公路運(yùn)輸中起到重要作用。但由于其質(zhì)量大、重心高，極易發(fā)生側(cè)翻事故，所以，提高半掛汽車(chē)列車(chē)側(cè)傾穩(wěn)定性就顯得尤為重要。而實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地獲取車(chē)輛行駛過(guò)程中的關(guān)鍵狀態(tài)參數(shù)是實(shí)現(xiàn)安全控制的前提和必要條件，但由于各種限制，汽車(chē)的部分狀態(tài)變量又不能直接測(cè)得或者很難用合理的成本測(cè)得。
　　 本文圍繞半掛汽車(chē)列車(chē)運(yùn)行姿態(tài)監(jiān)測(cè)及側(cè)傾控制這一主題，主要從基于卡爾曼濾波理論的狀態(tài)估計(jì)、半掛

2、汽車(chē)列車(chē)側(cè)傾控制策略?xún)蓚€(gè)方面展開(kāi)研究：
　　 首先，建立了七自由度的半掛汽車(chē)列車(chē)操縱動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型，并利用Matlab軟件的Simulink模塊建立了仿真模型。在所建模型基礎(chǔ)上，根據(jù)卡爾曼濾波理論設(shè)計(jì)出狀態(tài)估計(jì)器，利用較易測(cè)量的輔助變量信息對(duì)半掛汽車(chē)列車(chē)難以測(cè)量或測(cè)量成本較高的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，并將估計(jì)值與仿真測(cè)量值做比較，分析過(guò)程噪聲協(xié)方差Q和量測(cè)噪聲協(xié)方差R的變化對(duì)估計(jì)值的影響。結(jié)果表明：在設(shè)計(jì)Kalman濾波估計(jì)器時(shí)，Q和

3、R對(duì)參數(shù)估計(jì)精度有很大的影響。為此，本文提出了基于Simulink Response Optimization優(yōu)化工具箱的優(yōu)化方法，對(duì)Q和R進(jìn)行優(yōu)化，解決了噪聲測(cè)量困難的問(wèn)題，同時(shí)提高了Kalman濾波估計(jì)器的狀態(tài)估計(jì)精度。
　　 然后，設(shè)計(jì)出模糊PID控制器對(duì)半掛汽車(chē)列車(chē)進(jìn)行側(cè)傾控制，針對(duì)以往PID控制器參數(shù)調(diào)整復(fù)雜繁瑣的問(wèn)題，提出利用Matlab優(yōu)化函數(shù)對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行整定，為PID參數(shù)的整定提供了一個(gè)更方便快捷有效的途徑。

4、該控制器根據(jù)卡爾曼濾波估計(jì)器估計(jì)出的側(cè)傾角，利用模糊PID控制方法將側(cè)傾角控制在一定范圍內(nèi)。仿真結(jié)果表明：本文所采用的模糊PID控制策略，可以顯著提高半掛汽車(chē)列車(chē)側(cè)傾穩(wěn)定性。
　　 基于卡爾曼濾波的軟測(cè)量技術(shù)和基于模糊PID控制的主動(dòng)懸架目前在半掛汽車(chē)列車(chē)上運(yùn)用極少。本文利用卡爾曼濾波理論，對(duì)半掛汽車(chē)列車(chē)不能直接測(cè)量或測(cè)量成本較高的狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，可極大地降低測(cè)量和控制成本，并且可對(duì)半掛汽車(chē)列車(chē)的側(cè)翻趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)估和預(yù)警，以及時(shí)