本文選題：汽車電子 + 模型分解　； 參考：《吉林大學》2016年碩士論文

【摘要】：近年來,與汽車有關的各項技術發(fā)展迅速,其中汽車電子控制更是發(fā)展的主攻方向。車輛穩(wěn)定性控制作為汽車電子控制中的一個環(huán)節(jié),由于其在保障車輛穩(wěn)定行駛方面起到的積極作用而受到了極大關注。車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)是一種主動安全系統(tǒng),可以有效地提高車輛運行的穩(wěn)定性,防止側翻、側滑及轉向過度和轉向不足等危險情況發(fā)生,從而保證人身安全。本文主要研究如何保持車輛穩(wěn)定運行的問題。論文主要分為兩個部分:上層穩(wěn)定控制器的設計和下層分配控制器的求解。上層穩(wěn)定控制器設計目的是在保證車輛的運行狀態(tài)跟蹤上期望的縱向速度、側向速度、橫擺角速度、側傾角及其速度的前提下,確定車輛的側向合力、縱向合力以及橫擺力矩。此時雖然保證了車輛的穩(wěn)定運行,但車輛所受合力(矩)并不能直接被控制,因此設計了下層分配控制器,對側向合力,縱向合力和橫擺力矩進行分配,得到每個輪子上的縱向力和側向力,再進一步得到能提供相應縱向力和側向力的車輪力矩,實現(xiàn)對車輛的穩(wěn)定性控制。本文中車輛穩(wěn)定控制系統(tǒng)的作用過程實際上是以上分析的逆過程,即通過控制各車輪的力矩得出各輪的受力情況,間接實現(xiàn)對車輛側向合力、縱向合力以及橫擺力矩的控制,最終實現(xiàn)對車輛縱向速度、側向速度、橫擺角速度、側傾角及其速度的控制,保證車輛穩(wěn)定運行。本文的主要內容及貢獻如下:(1)針對四自由度整車模型,提出一種模型分解方法,將原有整車模型分解成兩個部分,分別為1)速度橫擺模型;2)側傾模型。這樣,每部分模型包含的控制量較整車模型減少,便于對每一部分單獨設計控制器。同時整體控制量并沒有變化,這樣既降低了對車輛模型分析的難度又保證了控制精度。(2)對兩個子模型進行處理,實現(xiàn)兩個目標:1)去除模型中的非線性部分,2)使控制過程更加嚴謹。具體方式是:1)側傾模型通過近似處理去除非線性因素,2)速度橫擺模型通過反饋線性化去除非線性因素后,在此線性模型中加入模型不確定性因素,原因是通過反饋方式完全去除非線性部分是一種理想狀態(tài),不可避免的存在殘余量,此外四自由度模型本身不精確,實際被控車輛更復雜。(3)對車輛的兩個子模型分別設計控制器:1)速度橫擺模型,設計考慮參數(shù)不確定性的次優(yōu)控制器;2)側傾模型,設計線性二次型最優(yōu)控制器。通過保持整車運行的穩(wěn)定性得到控制器的輸入量:縱向力、側向力以及橫擺力矩。(4)將在控制器中得到的合力(矩)分配到每個車輪的執(zhí)行器上,通過引入偽逆的方法得到保證車輛穩(wěn)定運行的各車輪縱向力和側向力,在此基礎上,由車輪的動力學方程進一步確定了每個車輪所需提供的力矩,最終實現(xiàn)了直接控制車輪力矩來保持車輛的穩(wěn)定運行。(5)分別在四自由車輛模型和AMESim十五自由度車輛模型上驗證本文設計的車輛穩(wěn)定控制系統(tǒng)作用效果,結果表明此系統(tǒng)對以上兩種模型都有很好的控制性能。在高自由度車輛模型上良好的控制效果證明此車輛穩(wěn)定控制系統(tǒng)在工程實踐中具有積極意義。上述提出的方法及數(shù)據(jù)結論,將為車輛穩(wěn)定性控制研究工作提供參考。
[Abstract]:In recent years, automobile related technologies have developed rapidly, and automotive electronic control is the main direction of development. Vehicle stability control, as a part of automotive electronic control, has been greatly concerned because it plays an active role in guaranteeing the stable driving of vehicles. Vehicle stability control system is a kind of initiative. Safety system can effectively improve the stability of vehicle operation, prevent side rollover, sideslip and overturn and lack of steering and so on, so as to ensure the safety of the person. This paper mainly studies how to keep the stable running of the vehicle. The thesis is divided into two parts: the design of the upper stability controller and the lower layer distribution controller The purpose of the upper stability controller is to determine the lateral force, the longitudinal force and the yaw moment of the vehicle on the premise of tracking the desired longitudinal velocity, lateral velocity, yaw rate, yaw angle and speed. While maintaining the stable operation of the vehicle, the resultant force (moment) of the vehicle is guaranteed. It can not be directly controlled, so the lower layer distribution controller is designed to distribute the lateral force, longitudinal force and yaw moment, get the longitudinal force and lateral force on each wheel, and then get the wheel torque which can provide the corresponding longitudinal force and lateral force, so as to realize the stability control of the vehicle. The function process of the system is in fact the reverse process of the above analysis, that is, by controlling the torque of each wheel, the force condition of each wheel is obtained, and the control of the lateral force, longitudinal force and yaw moment of the vehicle is realized indirectly, and the control of the longitudinal velocity, lateral velocity, yaw rate, side tilt angle and speed of the vehicle is finally realized, so as to ensure the stability of the vehicle. The main contents and contributions of this paper are as follows: (1) according to the four degree of freedom vehicle model, a model decomposition method is proposed to decompose the original vehicle model into two parts, 1) the speed yaw model, and 2) the side tilt model. In this way, the control quantity of each part is less than the whole vehicle model, so that each part is easily designed and controlled. At the same time, the overall control amount has not changed, which not only reduces the difficulty of the vehicle model analysis but also ensures the control precision. (2) the two sub models are processed to achieve two objectives: 1) to remove the nonlinear part in the model, 2) to make the control process more rigorous. The body mode is 1) and the lateral tilt model removes the nonlinearity by approximate treatment. Factors, 2) the speed yaw model, after the nonlinear factor is removed by feedback linearization, is added to the model uncertainty factor in this linear model. The reason is that it is an ideal state to completely remove the nonlinear part by feedback, and the four degree of freedom model itself is inaccurate, and the actual controlled vehicle is more complex. (3) for the two sub models of the vehicle, the controller is designed respectively: 1) the speed yaw model, the design of the sub optimal controller considering the parameter uncertainty; 2) the lateral tilt model and the design of the linear two optimal controller. The input of the controller is obtained by maintaining the stability of the whole vehicle operation: the longitudinal force, the lateral force and the yaw moment. (4) will be in the controller. The resultant force (moment) is assigned to the actuator of each wheel. By introducing the pseudo inverse method, the longitudinal forces and lateral forces of the wheels to ensure the stable operation of the vehicle are obtained. On this basis, the torque required by each wheel is further determined by the dynamic equation of the wheel, and the wheel torque is finally controlled to maintain the vehicle. (5) verify the effect of the vehicle stability control system based on the four free vehicle model and the AMESim fifteen degree of freedom vehicle model respectively. The results show that the system has good control performance for the above two models. The good control effect on the high degree of freedom vehicle model proves the stability control system of the vehicle. The above method and data conclusion will provide reference for vehicle stability control research.
【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】：U463.6

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本文編號：1920506