本文關(guān)鍵詞：線控四輪轉(zhuǎn)向汽車的魯棒控制研究

  更多相關(guān)文章： 操縱穩(wěn)定性 四輪轉(zhuǎn)向 側(cè)向風穩(wěn)定性 約束H∞輸出反饋控制 干擾觀測器控制

【摘要】：隨著汽車工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展,汽車的行駛速度也得到了不斷地提高,關(guān)乎汽車行駛安全的汽車操縱穩(wěn)定性日益受到人們的關(guān)注。相關(guān)研究表明,側(cè)向風作為一種很常見的干擾,對高速行駛下的汽車操縱穩(wěn)定性具有重要影響。四輪轉(zhuǎn)向(Four Wheel Steering,4WS)是一種有效提高汽車行駛安全的主動底盤控制技術(shù)。本文即采用這種4WS控制方法,以提高高速行駛汽車的側(cè)向風穩(wěn)定性。選擇具有更廣闊發(fā)展前景的線控4WS汽車作為被控對象,將前輪轉(zhuǎn)角和后輪轉(zhuǎn)角同時作為控制輸入,設(shè)計全反饋控制策略。以跟蹤參考模型為基礎(chǔ),將前饋控制和反饋控制相結(jié)合,實現(xiàn)跟蹤理想質(zhì)心側(cè)偏角和橫擺角速度的控制目標。了解四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的物理特性并建立合理的數(shù)學模型,是對4WS控制問題進行深入研究的基礎(chǔ)。車輛模型的設(shè)計可繁可簡,針對不同的研究需求應(yīng)當建立不同的模型。在控制器設(shè)計階段,本文建立了簡單的線性二自由度車輛模型;在控制器驗證階段,分別采用了較為復(fù)雜的非線性三自由度車輛模型以及精度更高的基于AMESim軟件建立的四輪轉(zhuǎn)向整車模型,為接下來的仿真實驗研究提供了一個良好的模型平臺。此外,基于AMESim的四輪轉(zhuǎn)向整車模型,通過仿真實驗將側(cè)向風干擾對高速行駛的汽車的影響進行初步探究。兼顧抗側(cè)向風干擾能力與執(zhí)行機構(gòu)輸出飽和限制,提出一種基于約束H∞輸出反饋控制的四輪轉(zhuǎn)向控制新方法。推導并證明出約束H∞輸出反饋控制器存在的充分條件,并且給出基于線性矩陣不等式(Linear Matrix Inequality,LMI)的一般求解方法。通過仿真實驗驗證了約束H∞控制方法可以有效提高4WS汽車的操縱穩(wěn)定性,并且在抑制外界干擾的能力方面具有明顯的優(yōu)勢,前、后輪轉(zhuǎn)角控制輸入也均限定在合理范圍內(nèi)。為了實現(xiàn)對非線性4WS汽車的控制,采用干擾觀測器控制方法(Disturbance Observer Based Control,DOBC)對4WS控制問題作進一步研究。DOBC方法也是一種魯棒控制方法,它不僅可以提高系統(tǒng)對外界干擾的魯棒性,而且可以處理在控制器設(shè)計階段建模過程中忽略的非線性未建模動態(tài)。本文引用DOBC方法提出全信息反饋控制,給出控制器設(shè)計的理論基礎(chǔ)及其證明過程�；贒OBC全信息反饋控制方法,重新設(shè)計4WS系統(tǒng)的反饋控制器環(huán)節(jié),提高了非線性4WS汽車的操縱穩(wěn)定性。側(cè)向風干擾下高速行駛汽車的仿真實驗表明,無論單側(cè)還是雙側(cè)側(cè)向風干擾輸入作用下,DOBC控制的4WS汽車都可以保持汽車的穩(wěn)定性,并減小駕駛員的操縱難度。
【關(guān)鍵詞】：操縱穩(wěn)定性 四輪轉(zhuǎn)向 側(cè)向風穩(wěn)定性 約束H∞輸出反饋控制 干擾觀測器控制
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U463.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)概述9-10
• 1.2 四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢10-12
• 1.3 汽車側(cè)向風穩(wěn)定性研究背景與意義12-15
• 1.4 本文研究思路與內(nèi)容15-17
• 第2章 汽車四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)描述與分析17-30
• 2.1 側(cè)向風干擾輸入的描述17-19
• 2.1.1 影響汽車操縱穩(wěn)定性的氣動力17-19
• 2.1.2 側(cè)向風力數(shù)學模型19
• 2.2 四輪轉(zhuǎn)向汽車模型19-27
• 2.2.1 線性二自由度車輛模型19-22
• 2.2.2 非線性三自由度車輛模型22-24
• 2.2.3 基于AMESim建立的四輪轉(zhuǎn)向車輛模型24-27
• 2.3 側(cè)向風對汽車高速行駛性能影響27-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第3章 基于約束H_∞輸出反饋控制的4WS汽車30-41
• 3.1 約束H_∞輸出反饋控制方法30-34
• 3.2 4WS控制問題描述34-35
• 3.3 控制器的設(shè)計35-37
• 3.3.1 車輛參考模型35-36
• 3.3.2 前饋控制器設(shè)計36
• 3.3.3 約束H_∞輸出反饋控制器36-37
• 3.4 仿真與分析37-40
• 3.4.1 方向盤角階躍實驗38-39
• 3.4.2 方向盤正弦輸入實驗39-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 第4章 基于干擾觀測器控制方法的非線性4WS汽車41-56
• 4.1 基于DOBC的全信息反饋控制41-45
• 4.2 4WS汽車的DOBC控制器設(shè)計45-48
• 4.2.1 反饋控制器的設(shè)計47
• 4.2.2 干擾觀測器的設(shè)計47-48
• 4.3 仿真與分析48-55
• 4.3.1 基于非線性三自由度車輛模型的仿真實驗48-49
• 4.3.2 基于AMESim整車模型的仿真實驗49-55
• 4.4 本章小結(jié)55-56
• 第5章 全文工作總結(jié)56-58
• 參考文獻58-63
• 附錄A63-64
• 作者簡介及研究成果64-65
• 致謝65

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陸敏青;日本的四輪轉(zhuǎn)向汽車[J];汽車與配件;1989年04期

2 宋進桂;;四輪轉(zhuǎn)向系在日本崛起[J];山東交通科技;1990年04期

3 王洪禮,劉晟,遲仲玉;汽車四輪轉(zhuǎn)向運動的穩(wěn)定性分析[J];機械強度;2000年01期

4 王京,韓強;二自由度四輪轉(zhuǎn)向汽車的動力分析(Ⅱ)——非線性分析[J];華南理工大學學報(自然科學版);2001年07期

5 韓忠浩;汽車四輪轉(zhuǎn)向與兩輪轉(zhuǎn)向的瞬態(tài)響應(yīng)比較[J];機械設(shè)計與制造;2001年01期

6 楊林,陳思忠,叢振剛;四輪轉(zhuǎn)向汽車電子控制系統(tǒng)的研究與開發(fā)[J];重型汽車;2001年01期

7 馬麗英,歸少雄;工程機械四輪轉(zhuǎn)向試驗平臺[J];工程機械與維修;2002年12期

8 舒進,陳思忠;四輪轉(zhuǎn)向車輛運動計算分析[J];湖北汽車工業(yè)學院學報;2002年03期

9 舒進;四輪轉(zhuǎn)向車輛運動仿真分析[J];汽車科技;2002年06期

10 舒進;比例控制四輪轉(zhuǎn)向車輛運動特性分析[J];專用汽車;2002年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 韓強;羅毅;;四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)動力學問題的研究進展[A];錢學森技術(shù)科學思想與力學論文集[C];2001年

2 陳寧;田杰;羊玢;馬梁;張晨強;;主動四輪轉(zhuǎn)向車輛的分數(shù)階積分補償控制[A];第十四屆全國非線性振動暨第十一屆全國非線性動力學和運動穩(wěn)定性學術(shù)會議摘要集與會議議程[C];2013年

3 趙豐;劉超凡;;四輪轉(zhuǎn)向汽車行駛穩(wěn)定性仿真研究[A];第七屆河南省汽車工程科技學術(shù)研討會論文集[C];2010年

4 王貴明;王金懿;;四輪驅(qū)動四輪轉(zhuǎn)向的汽車電子差速轉(zhuǎn)向控制[A];第十五屆中國小電機技術(shù)研討會論文摘要集[C];2010年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 許文強　趙梓成;方便轉(zhuǎn)彎掉頭 增加駕駛樂趣[N];中國信息報;2010年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 張伯俊;四輪轉(zhuǎn)向汽車橫向動力學特性及控制研究[D];天津大學;2006年

2 喬宇;汽車四輪轉(zhuǎn)向的動力學特性與混雜控制研究[D];天津大學;2003年

3 劉啟佳;四輪轉(zhuǎn)向汽車側(cè)向動力學最優(yōu)控制和內(nèi)外環(huán)聯(lián)合控制研究[D];北京理工大學;2014年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳哲;基于四輪轉(zhuǎn)向和差動制動聯(lián)合控制系統(tǒng)的高速汽車側(cè)風穩(wěn)定性控制研究[D];浙江大學;2015年

2 張一;基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電控四輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)研究[D];大連交通大學;2015年

3 周佳;四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制策略對比研究[D];北京理工大學;2015年

4 王茂輝;基于四輪轉(zhuǎn)向車輛垂直泊車策略研究[D];重慶交通大學;2015年

5 王晨;基于ADAMS的四輪轉(zhuǎn)向車輛模糊控制的建模與仿真[D];西華大學;2015年

6 范曉冬;四輪轉(zhuǎn)向液壓底盤自動駕駛關(guān)鍵技術(shù)研究[D];江蘇大學;2016年

7 陳真權(quán);基于車輪轉(zhuǎn)矩的四輪轉(zhuǎn)向模糊控制策略研究[D];北京理工大學;2016年

8 王菁;線控四輪轉(zhuǎn)向汽車的魯棒控制研究[D];吉林大學;2016年

9 葉敏;四輪轉(zhuǎn)向試驗平臺的建模仿真與實驗研究[D];長安大學;2004年

10 姜宏;基于Matlab/Simulink和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的四輪轉(zhuǎn)向車輛控制研究[D];南京航空航天大學;2007年

，

本文編號：1022515