車輛電子穩(wěn)定系統(Electronic Stability Program,以下簡稱ESP)是一項能夠有效地提高車輛極限工況下車輛操縱穩(wěn)定性的主動安全技術。通過及時地給特定車輪施加特定大小的主動制動力矩,提供給車輛附加的橫擺穩(wěn)定控制力矩,以此穩(wěn)定車輛行駛。近年來,隨著智能技術的飛速發(fā)展,智能駕駛車輛成為當下的研究熱點。相較于傳統車輛,智能駕駛車輛的駕駛輸入信息能夠在執(zhí)行前傳輸到各個主動控制系統中,從而為主動控制提供更充裕的控制時間。本文以智能駕駛技術為背景,采用MPC(Model Predictive Control,以下簡稱MPC)算法設計路徑跟蹤程序。設計了基于四輪動力學狀態(tài)估算的橫擺力矩分配控制算法,合理高效地分配ESP制動力,在此基礎上,利用路徑跟蹤程序產生的駕駛輸入信號,得到一套具有預判功能的ESP控制系統。本文首先推導了十四自由度非線性整車動力學公式,結合魔術輪胎公式,在Matlab/Simulink中搭建了車輛仿真模型,為了驗證該車輛模型的準確性,本文采用車輛動力學分析軟件Carsim對所建模型進行了仿真驗證。然后建立了智能駕駛控制策略的算法,并選取了MPC算法作為本文的路徑跟蹤控制算法,建立了預測模型、并設計了優(yōu)化目標函數及約束條件,以路徑位移跟蹤及橫擺角跟蹤為控制目標,優(yōu)化求解未來各時刻最優(yōu)的前輪轉向角。通過雙移線試驗驗證MPC路徑跟蹤的正確性,為下一章提取車輛將來時刻的車輛狀態(tài),以及基于前輪轉向角的車輛失穩(wěn)預判打下理論基礎。在此基礎上,設計了預判型ESP系統的控制結構,相比于傳統ESP系統,預判型ESP系統考慮了四輪制動力動態(tài)約束優(yōu)化,限制單個車輪在主動制動力矩的干預下,其車輪的縱向滑移率不超過其規(guī)定的最優(yōu)滑移率上限值,當單個車輪制動力達到飽和時,輔助同側的另一個車輪協助提供附加橫擺力矩,提高了控制的魯棒性及控制極限范圍。設計了基于MPC算法的車輛的失穩(wěn)預判程序,設計了ESP提前介入操穩(wěn)控制的控制策略。最后,通過高速雙移線試驗及蛇形試驗驗證所設計的預判型ESP系統控制策略的正確性,研究分析了對車輛操穩(wěn)性能及路徑跟蹤性能的提升。
【學位單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：U463.6
【部分圖文】：

圖 2.6 聯合仿真對比模型如圖 2.6 所示，建立了 Matlab/Simulink 整車模型和 Carsim 模型，在相同的系統輸入下，比較兩系統的輸出來驗證 Matlab/Simulink 整車模型的準確性。用于驗證車輛動力學模型的前輪轉角輸入信號如圖 2.7 所示：
【參考文獻】

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本文編號：2892319