基于虛擬樣機的主動前輪轉(zhuǎn)向控制研究.pdf

1、汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能直接影響到汽車的操縱穩(wěn)定性，是保證汽車高速行駛安全的一個重要性能。傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)無法滿足低速時靈活性和高速時穩(wěn)定性的要求。主動前輪轉(zhuǎn)向可以根據(jù)汽車行駛狀態(tài)實現(xiàn)理想轉(zhuǎn)向傳動比，能同時滿足低速時的靈活性與高速時的穩(wěn)定性要求。主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中保留有機械連接裝置，駕駛員可以直接感受到真實“路感”。因此，從駕駛汽車的靈活性、舒適性、穩(wěn)定性和安全性方面考慮，主動前輪轉(zhuǎn)向是當(dāng)今轉(zhuǎn)向系統(tǒng)研究開發(fā)的一個重要方向。
　　 本文在

2、ADMAS/Car平臺上，建立了適合主動前輪轉(zhuǎn)向研究的整車模型。通過正弦掃描轉(zhuǎn)向試驗仿真，驗證了建立的整車模型的正確性。在低附著系數(shù)和高附著系數(shù)路面下分別進行蛇行試驗仿真，仿真試驗結(jié)果表明：在極限工況下，汽車的橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角響應(yīng)不能隨方向盤轉(zhuǎn)角變化，汽車容易失去穩(wěn)定性。
　　 本文采用了魯棒性強的非線性模糊PID控制技術(shù)對整車模型穩(wěn)定性控制，以具有理想轉(zhuǎn)向特性的二自由度模型作為參考模型。設(shè)計的模糊PID控制器以橫擺角速度

3、和質(zhì)心側(cè)偏角作為控制目標(biāo)，以整車模型的橫擺角速度與理想橫擺角速度之差作為控制變量。采用公差帶方法對汽車的穩(wěn)定進行判斷，運用ADAMS/Car和MATLAB/Simulink兩個軟件進行聯(lián)合仿真。仿真結(jié)果表明：主動前輪轉(zhuǎn)向控制能夠擴大汽車穩(wěn)定區(qū)域，防止汽車提前進入非線性區(qū)域和飽和區(qū)，特別在過多轉(zhuǎn)向工況下，控制效果比較明顯。
　　 由于在極限工況下輪胎側(cè)偏力容易飽和，主動前輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)對改善汽車穩(wěn)定性作用有限，所以本文提出了主動前

4、輪轉(zhuǎn)向和可變力矩分配聯(lián)合控制的必要性。設(shè)計了主動前輪轉(zhuǎn)向和可變力矩分配聯(lián)合控制的模糊控制器?？刂破饕哉嚹Ｐ偷臋M擺角速度與理想橫擺角速度之差和整車模型的質(zhì)心側(cè)偏角作為輸入變量，以前輪疊加轉(zhuǎn)角和附加橫擺力矩作為輸出變量。采用公差帶和相平面方法判斷汽車是否失穩(wěn)。在低附著路面對聯(lián)合控制系統(tǒng)進行了雙移線仿真試驗，仿真結(jié)果表明：聯(lián)合控制能夠很好保持汽車的穩(wěn)定性，其效果要優(yōu)于單獨的主動前輪轉(zhuǎn)向控制，質(zhì)心側(cè)偏角和橫擺角速度響應(yīng)都控制在比較理想的范圍。