本文關(guān)鍵詞：汽車牽引力控制系統(tǒng)控制算法的研究及仿真分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，人們越來越重視汽車的主動安全性問題。當(dāng)汽 車在軟、弱附著路面上起步或加速時，由于路面所能提供的附著力低，車輪很 容易發(fā)生過度滑轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致輪胎—路面間的縱向和側(cè)向附著力進(jìn)一步降低， 致使汽車起步、加速能力和行駛穩(wěn)定性大大降低。而汽車牽引力控制系統(tǒng)能使 汽車在驅(qū)動過程中（特別在起步、加速、轉(zhuǎn)彎等過程中）防止驅(qū)動輪發(fā)生滑轉(zhuǎn)， 提高汽車的動力性能、方向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向操縱能力，因此得到了廣泛的應(yīng)用。 汽車牽引力控制系統(tǒng)是國際上八十年代中期開始發(fā)展起來的以限制汽車 驅(qū)動輪過度滑轉(zhuǎn)來產(chǎn)生最佳縱向牽引力的新型主動安全控制系統(tǒng)。它的控制原 理是使汽車驅(qū)動輪的滑轉(zhuǎn)率保持在其峰值附著系數(shù)對應(yīng)的最佳滑轉(zhuǎn)率附近，這 樣就不僅能充分發(fā)揮汽車的牽引力，又能保證車輛具有一定的側(cè)向穩(wěn)定潛能。 本文基于這一原理，圍繞汽車牽引力的主動制動控制與發(fā)動機(jī)輸出力矩控制， 探討了基于最優(yōu)控制、滑�？刂坪蜕窠�(jīng)模糊控制等三種現(xiàn)代及智能控制理論的 TCS 控制算法，使用 MATALB/SIMULINK 工具箱對這幾種控制算法進(jìn)行了仿真分 析，并與不施加牽引力控制的情況進(jìn)行了比較。 本文主要包括三部分： （1）分別建立了車輛系統(tǒng)的各主要部件的數(shù)學(xué)模型，包括發(fā)動機(jī)模型、 傳動系模型、輪胎模型、整車模型等。發(fā)動機(jī)模型分為穩(wěn)態(tài)建模和動態(tài)建模， 穩(wěn)態(tài)建模采用試驗建模，將試驗數(shù)據(jù)(輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速特性曲線)用三次多項式 擬合。為簡化分析，發(fā)動機(jī)動態(tài)建模簡化為帶滯后的一階慣性系統(tǒng)；在傳動系 模型中，把離合器、變速箱、分動器、傳動軸和半軸簡化為只起傳遞扭矩作用 的構(gòu)件；輪胎模型采用 GIM 理論模型；整車模型采用七自由度模型，它是用來 反映各控制子系統(tǒng)對整車動特性的影響及觀測車輛的行駛狀態(tài)的，它包括縱向 位移、側(cè)向位移、橫擺角位移等三個方向上的整車運動及四個車輪繞其軸線的 回轉(zhuǎn)運動。同時根據(jù)所建立的數(shù)學(xué)模型相應(yīng)的在 SIMULIMK 中建立了仿真模型， 為調(diào)試牽引力控制算法提供了離線仿真平臺。 （2）分別使用滑�？刂评碚摗⒆顑�(yōu)控制理論以及神經(jīng)模糊控制理論，建 71 WP=76 吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文 立了汽車牽引力控制系統(tǒng)的控制算法。在滑模變結(jié)構(gòu)控制中，以驅(qū)動輪縱向滑 轉(zhuǎn)率作為主要控制對象，設(shè)定標(biāo)定滑轉(zhuǎn)率，用實際滑轉(zhuǎn)率與標(biāo)定滑轉(zhuǎn)率的差及 滑轉(zhuǎn)率差的變化量建立切換函數(shù)，分別建立了在等速趨近和指數(shù)趨近兩種控制 律下的牽引力控制算法。在最優(yōu)控制中，建立以驅(qū)動輪縱向滑轉(zhuǎn)率為輸出狀態(tài) 變量的狀態(tài)方程，設(shè)計了一個無限時間輸出最優(yōu)調(diào)節(jié)器，使用 LQR 方法求出最 優(yōu)反饋矩陣，得到最優(yōu)控制律。在神經(jīng)模糊控制中，建立基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模糊 系統(tǒng)。把實際滑轉(zhuǎn)率與標(biāo)定滑轉(zhuǎn)率的差及滑轉(zhuǎn)率差的變化量作為輸入量，，控制 量的變化作為輸出量，建立前向型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造模糊推理系統(tǒng)。并根據(jù)牽引力 控制的實際控制經(jīng)驗，制定出若干模糊控制規(guī)則，把這些規(guī)則作為樣本對前向 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，得到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器。 （3）根據(jù)所建立的控制算法，進(jìn)行了參數(shù)選擇，并在 MATLAB/SIMULINK 環(huán)境下，分別在單一路面使用發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)控制和在分離路面使用制動控制 對所建立的三種控制算法進(jìn)行仿真分析。 仿真結(jié)果表明汽車牽引力控制能夠改善車輛的牽引性、操縱性和穩(wěn)定性， 也驗證了本文建立的基于滑模變結(jié)構(gòu)控制、最優(yōu)控制和神經(jīng)模糊控制三種控制 理論的汽車牽引力控制算法正確。本文對新型控制理論在牽引力控制系統(tǒng)中的 應(yīng)用進(jìn)行了探討，為更加深入地研究汽車牽引力的綜合控制奠定了一定基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：牽引力控制系統(tǒng)（TCS） 控制算法 滑模控制 最優(yōu)控制 神經(jīng)模糊控制 參數(shù)選擇 仿真分析
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號】：U462
【目錄】：

• 第一章 緒論5-16
• 1.1 汽車牽引力控制系統(tǒng)簡介5-9
• 1.1.1 汽車牽引力控制的產(chǎn)生、發(fā)展與現(xiàn)狀5-7
• 1.1.2 TCS基本原理7-8
• 1.1.3 牽引力控制的主要控制方式8-9
• 1.2 汽車牽引力控制的控制方法9-14
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容14-16
• 第二章 車輛系統(tǒng)的動力學(xué)仿真模型研究16-29
• 2.1 動力傳動系模型17-24
• 2.1.1 發(fā)動機(jī)模型17-19
• 2.1.2 傳動系模型19-21
• 2.1.3 輪胎模型21-24
• 2.2 整車模型24-25
• 2.3 車輛系統(tǒng)仿真模型的建立25-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第三章 TCS控制算法的研究29-53
• 3.1 滑模變結(jié)構(gòu)控制算法的研究29-37
• 3.1.1 滑模變結(jié)構(gòu)控制方法29-32
• 3.1.2 滑模變結(jié)構(gòu)控制在汽車牽引力控制中的控制算法的研究32-37
• 3.2 最優(yōu)控制算法的研究37-47
• 3.2.1 最優(yōu)控制方法37-40
• 3.2.2 最優(yōu)控制方法在汽車牽引力控制中的控制算法的研究40-47
• 3.3 神經(jīng)模糊控制的研究47-52
• 3.3.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊系統(tǒng)47-49
• 3.3.2 神經(jīng)模糊系統(tǒng)在汽車牽引力控制中的應(yīng)用49-52
• 3.4 本章小結(jié)52-53
• 第四章 TCS控制算法的仿真分析53-68
• 4.1 滑模變結(jié)構(gòu)控制算法的仿真分析54-59
• 4.1.1 油門控制54-57
• 4.1.2 制動控制57-59
• 4.2 最優(yōu)控制算法的仿真分析59-62
• 4.2.1 油門控制59-61
• 4.2.2 制動控制61-62
• 4.3 神經(jīng)模糊控制算法的仿真分析62-65
• 4.3.1 油門控制62-63
• 4.3.2 制動控制63-65
• 4.4 三種控制方法的比較65-66
• 4.5 本章小結(jié)66-68
• 第五章 全文總結(jié)68-70
• 參 考 文 獻(xiàn)70-74
• 致 謝74-75
• 摘 要75-77
• Abstract77-80

【引證文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 付博;孫仁云;張帥;單玉梅;;模糊PID控制的汽車牽引力系統(tǒng)仿真研究[J];汽車零部件;2009年11期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 史俊武;基于人—車—路系統(tǒng)的自動變速車輛智能換擋策略研究[D];上海交通大學(xué);2011年

2 趙健;輕型越野汽車牽引力/制動力控制系統(tǒng)研究[D];吉林大學(xué);2007年

3 苑紹志;輕型機(jī)械自動變速越野汽車牽引力控制系統(tǒng)研究[D];吉林大學(xué);2008年

4 林輝;輪轂電機(jī)驅(qū)動電動汽車聯(lián)合制動的模糊自整定PID控制方法研究[D];吉林大學(xué);2013年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 徐斌;輕型車驅(qū)動力控制嵌入式電控單元研究[D];吉林大學(xué);2011年

2 馮建忠;輕型汽車TCS電子油門及遺傳PID算法的研究[D];吉林大學(xué);2005年

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4 胡傳明;汽車ASR系統(tǒng)混合驅(qū)動控制算法研究[D];吉林大學(xué);2007年

5 朱冰;基于PWM的輕型越野車TCS驅(qū)動輪制動控制研究[D];吉林大學(xué);2007年

6 潘玉斌;商用車牽引力控制系統(tǒng)的路面識別算法研究[D];吉林大學(xué);2008年

7 黃培;輪式工程機(jī)械自動防滑差速系統(tǒng)設(shè)計[D];西安科技大學(xué);2008年

8 付博;基于發(fā)動機(jī)輸出扭矩與制動力控制的汽車TCS研究[D];西華大學(xué);2010年

9 熊小根;汽車驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)的控制規(guī)律研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2010年

10 王強(qiáng);汽車牽引力系統(tǒng)最優(yōu)滑移率控制研究[D];吉林大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：汽車牽引力控制系統(tǒng)控制算法的研究及仿真分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：271235