直接横摆力矩控制

摘要： 针对4WID车辆主动安全控制,设计开发了一种基于主动前轮转向(active front steering,AFS)、直接横摆力矩控制(direct yaw-moment control,DYC)与驱动防滑(acceleration slip regulation,ASR)集成的控制系统.控制系统采用分层控制结构,其中决策层基于滑模变结构控制理论与车辆相平面稳定判据,设计了横摆角速度与质心侧偏角协调控制器,计算保持车辆稳定性所需的附加横摆力矩.此外,基于滑移率门限值,设计了模糊PI控制器,分配AFS模块与DYC模块输入的附加横摆力矩,获得最终附加横摆力矩与附加前轮转角.执行层通过对驱动/制动力矩与前轮转角的控制,实现速度保持,滑移率控制与车辆稳定性控制功能.仿真结果表明,在高速、低附着系数路面的极限工况下,集成控制策略可实现车辆操纵稳定性控制且综合性能优于单独控制.

摘要： 针对半挂汽车列车在高速变道时因参数不确定性导致的横向失稳、半挂车运动轨迹偏移的问题,提出了基于直接横摆力矩控制(Direct Yaw moment Control,DYC)与主动转向(Active Steering,AS)技术的集成控制策略。以追踪牵引车侧向速度、横摆角速度和铰接角的参考数值为目标,设计了一种横向稳定性控制系统。在MATLAB/SIMULINK软件中搭建横向稳定性控制系统模型,并进行高速变道工况仿真试验。仿真结果表明:在高速变道工况下,施加横向稳定性控制作用后,半挂汽车列车模型能较好地追踪参考模型的响应且在车辆参数发生变化时仍有良好的追踪效果;相较于未施加横向稳定性控制作用的系统和仅施加了单控制作用的系统,双控制作用下半挂车追踪牵引车运动轨迹的能力更优。证明了设计的控制方法有效,可为提高半挂汽车列车横向稳定性和半挂车追踪牵引车运动轨迹能力方面提供一定参考。

摘要： 针对车辆路径跟踪模型预测控制(MPC)的动力学非线性问题和实时性要求,引入基于非线性预测和沿轨迹线性化的模型预测控制算法(MPC-NPLT),依据上一控制周期得到的控制序列预估系统未来的运动轨迹,将非线性因素从在线优化计算中排除,使其转化为二次规划问题;制定直接横摆力矩控制系统的切换策略和制动力分配策略,实现其与转向系统的协调控制。Simulink和CarSim联合仿真结果表明,提出的方法具有良好的实时性,可以改善控制效果,提高车辆在较低附着系数路面上的路径跟踪能力。

摘要： 为了提高车辆在行驶过程中的横向稳定性,采用了障碍李雅普诺夫函数(Barrier Lyapunov Function,BLF)对车辆横向稳定性控制进行研究,以质心侧偏角和横摆角速度为状态变量,以质心侧偏角和横摆角速度的稳定边界为约束条件,设计全状态约束控制器。通过Matlab/Simulink对所设计的全状态约束控制器进行了验证。仿真结果表明,在设定工况下,质心侧偏角能够始终跟随理想质心侧偏角,并约束在0.035 rad内,横摆角速度始终约束在0.2 rad/s内,即确保全状态始终约束在边界值内。

摘要： 为了提高汽车的操纵稳定性,弥补主动前轮转向(AFS)在轮胎侧向力饱和的情况下对车辆稳定性控制的不足,引入直接横摆力矩控制(DYC),设计了基于相平面的可拓协调控制系统,分为上、下两层.上层为AFS和DYC的功能协调层,以轮胎侧偏特性线性极限和β相图稳定域边界作为依据来划分汽车行驶状态,对应于可拓集合中的经典域、可拓域和非域,运用可拓学理论求解关联度函数,并确定控制器间的协调权重;下层为主动前轮转向控制器和直接横摆力矩控制器,均采用粒子群算法优化PID控制参数.利用Simulink与CarSim软件搭建联合仿真试验平台,选用低附单移线工况和低附阶跃转向工况进行仿真验证.结果表明,本文所设计的可拓协调控制策略能有效弥补单一主动前轮转向控制的不足,改善车辆对参考轨迹的跟踪效果,并能降低质心侧偏角,保证了车辆的行驶稳定性.

摘要： 研究了当车速以及轮胎刚度变化时的分布式驱动电动汽车的操控稳定性问题.针对时变的纵向速度,建立了以车速为调度变量的线性变参数(LPV)模型并设计了鲁棒增益调度控制器以保证车辆的性能.考虑到轮胎的非线性,提出了 一种模糊融合策略,利用估计的车辆滑移角对控制器的输出进行加权,以使其更好地适应轮胎的变化并能够实时调整其控制变量权重.仿真结果表明,该策略可以在车速变化和轮胎侧偏刚度非线性的情况下有效地改善车辆性能.

摘要： 针对汽车主动前轮转向子系统和直接横摆力矩控制子系统的集成控制问题,基于快速终端滑模控制理论设计一种标定参数少和动态响应速度快的鲁棒集成控制器.首先,基于达朗贝尔原理建立包含车身侧向和横摆运动自由度的汽车动力学模型作为底盘集成控制模型.随后,基于快速终端滑模控制理论分别设计主动前轮转向控制律和直接横摆力矩控制律,并且通过汽车质心侧偏角相平面定义的平滑切换因子建立二者的切换规则,实现主动前轮转向子系统和直接横摆力矩控制子系统的平滑切换控制,并且将主动前轮转向子系统和直接横摆力矩控制子系统的主要工作区域分别控制在轮胎的线性区域和非线性区域.最后,结合车辆动力学仿真软件对所提出的鲁棒集成控制器的可行性和有效性进行验证,结果表明:所提出的底盘集成控制器可以同时兼顾汽车操纵稳定性和乘坐舒适性.

摘要： 为了提高轮毂驱动电动车辆的操纵稳定性,理论分析了车辆横摆角速度和质心侧偏角对于车辆稳定性的影响.设计了基于滑模变结构控制理论和直接横摆力矩控制的双层控制器.在Carsim中搭建了四轮轮毂电机驱动车辆仿真实验平台,并进行了Carsim/Simulink联合仿真,在标准换道工况下,分别验证了基于质心侧偏角的滑模变结构控制和基于横摆角速度的滑模变结构控制策略的效果,验证了双层车辆稳定性控制策略的有效性和稳定性.

摘要： 为提高四轮独立驱动电动汽车横摆稳定性,在考虑纵向车速控制的基础上设计了直接横摆力矩控制策略。该控制策略由上下两层组成,上层控制器为基于车辆运行状态反馈的附加横摆力矩控制器,其控制方式为通过实际反馈的车辆状态参数与参考值对比,设计线性二次型调节器(LQR)计算目标附加横摆力矩。下层控制器为基于路面附着条件及前后轴荷比的轮毂电机转矩分配控制器。通过CarSim与Simulink建立联合仿真模型,选择双移线和正弦输入2种工况进行仿真试验。结果表明:所设计的控制策略能够使车辆质心侧偏角和横摆角速度较好地跟随参考值,可有效避免车辆侧滑失稳,提高车辆横摆稳定性和行驶安全性;与PID控制相比,LQR控制能够更有效地抑制横摆角速度振荡峰值。

摘要： 为进一步提高分布式驱动电动汽车行驶过程中的稳定性,提出主动前轮转向(AFS)和直接横摆力矩控制(DYC)协调控制策略.为提高车辆稳态行驶时转向能力,设计基于滑模控制(SMC)的前轮主动转向控制器实时修正前轮转角;以维持车辆工作在稳态工作区为控制目标,设计基于模型预测控制(MPC)的车辆稳定性控制器,通过设定的分配规则按轴荷比等比例分配各轮驱/制动力矩.利用相平面法作为判定依据自适应分配各控制器权重,实现控制器之间的切换.在连续转向工况下,对控制算法进行仿真验证.结果表明:在相同转角输入下,相较于无控车辆,受控状态下车辆的横摆稳定性能提高了16％,行驶状态得到了改善.

摘要： 分析了转弯制动工况下车辆稳定性控制的目标,建立了整车动力学模型。利用模糊控制、直接横摆力矩控制分别建立了质心侧偏角控制和横摆角速度控制模型,最后建立了车辆转弯制动稳定性联合控制模型。针对不同制动强度,对控制模型进行了仿真分析,分析结果表明车辆的稳定性得到明显的改善。

摘要： 主动前轮转向和直接横摆力矩联合的汽车稳定性控制方法，其特征在于，该方法包括参考模型、轮胎侧向力和侧偏刚度处理器、MPC控制器、制动力分配模块、汽车模型。参考模型用于确定期望的汽车横摆角速度；轮胎侧向力和侧偏刚度处理器用于确定轮胎的侧偏角、侧向力以及侧偏刚度；汽车模型用于输出汽车的实际运动状态信息；MPC控制器根据期望的汽车横摆角速度，优化求解出汽车的前轮附加转角和补偿横摆力矩；前轮附加转角与驾驶员转向输入产生的前轮转角进行叠加后，直接输出给汽车模型;补偿横摆力矩输出给制动力分配模块，通过制动力分配模块确定四个车轮的制动力矩，输出给汽车模型，实现稳定性控制。

摘要： 一种智能电动汽车路径跟踪和直接横摆力矩协同控制方法，涉及电动汽车。基于GPS、INS和CCD视觉系统等多传感器融合信息，建立表征智能电动汽车横向动态特征的动力学模型；建立基于速度分区的智能电动汽车横向分段多模型，以智能电动汽车行驶状态最优和控制输入量最小为控制目标，设计智能电动汽车路径跟踪和直接横摆力矩上层多模型预测协同控制模块；设计智能电动汽车下层控制分配器，根据实际附加横摆力矩实时求解除出车轮的最优纵向轮胎力。有效克服了智能电动汽车系统模型的时变性和外部干扰，明显提高了智能电动汽车横向运动控制系统性能，降低了成本。

摘要： 本发明涉及一种融合主动转向、助力转向和直接横摆力矩控制功能的电动轮转向控制系统及其控制方法，涉及电动轮转向控制领域。解决了目前电动助力转向系统转动惯性大，而且现有电动轮汽车取消了差速器，轮胎磨损严重，导致电动轮汽车行驶稳定性降低的问题。该系统中，扭矩传感器设在转向盘及转向管柱与前轴转向器之间，转角电机通过减速机构与后轴转向器连接，ECU控制模块根据反馈的车速、转向盘力矩、转向盘转角、质心侧偏角和横摆角速度信息，经过分析处理后确定驾驶员的驾驶意图、理想转向手力和主动转向附加转角，进而控制前后电动轮实现主动转向、助力转向和直接横摆力矩控制功能。本发明适用于对电动轮进行转向控制。

摘要： 本发明公开了一种基于路面附着系数的状态变量全约束直接横摆力矩控制算法，本发明将障碍李雅普诺夫函数(BLF)的概念引入到直接横摆力矩控制器的设计中来，在控制器的设计过程中考虑到路面附着系数带来的质心侧偏角和横摆角速度两个状态量的安全约束边界，基于路面附着系数对质心侧偏角和横摆角速度同时进行约束，从根本上保证了质心侧偏角和横摆角速度在跟踪控制中不违反约束条件，从根本上避免了汽车在极限工况下由于质心侧偏角和横摆角速度过大导致的甩尾、横向漂移等失稳工况，提高了车辆在行驶过程中的横向稳定性。同时，本发明所述直接横摆力矩全状态约束控制器在不违反约束条件下，具有更快的跟踪收敛时间，降低发生危险工况的可能性。

摘要： 本发明公开了一种带有容错功能的轮毂电动汽车直接横摆力矩控制方法，主要步骤为：建立线性二自由度模型得到车辆的理想横摆角速度和理想质心侧偏角，构造状态观测器估计车辆的实际质心侧偏角；建立七自由度车辆动力学模型作为控制对象，并引入故障因子构建具有驱动电机故障的车辆动力学模型；基于自适应终端滑模理论与PI控制理论设计上层控制器得到虚拟控制指令；基于故障信息与力矩优化分配法设计容错下层控制器，保障故障后车辆的行驶性能与安全性能。本发明所提出的方法保证了故障后的行驶安全性，在有无执行器故障的条件下，均能保证车辆行驶的稳定性，扩大了行驶稳定性范围。同时，改善了对四轮的控制协调性并提高了故障车辆的响应性能。

摘要： 本发明涉及一种融合主动转向、助力转向和直接横摆力矩控制功能的电动轮转向控制系统及其控制方法，涉及电动轮转向控制领域。解决了目前电动助力转向系统转动惯性大，而且现有电动轮汽车取消了差速器，轮胎磨损严重，导致电动轮汽车行驶稳定性降低的问题。该系统中，扭矩传感器设在转向盘及转向管柱与前轴转向器之间，转角电机通过减速机构与后轴转向器连接，ECU控制模块根据反馈的车速、转向盘力矩、转向盘转角、质心侧偏角和横摆角速度信息，经过分析处理后确定驾驶员的驾驶意图、理想转向手力和主动转向附加转角，进而控制前后电动轮实现主动转向、助力转向和直接横摆力矩控制功能。本发明适用于对电动轮进行转向控制。

摘要： 本发明公开了基于车辆稳定包络线的无人驾驶汽车直接横摆力矩控制方法及控制器，涉及电动汽车稳定性控制领域。由于质心侧偏角和横摆角速度对车辆稳定性的影响尤为重要，因此根据质心侧偏角和横摆角速度建立车辆稳定包络线。根据卡尔曼滤波得到实际车辆的质心侧偏角和横摆角速度；根据得到的质心侧偏角和横摆角速度结合车辆稳定包络线，建立滑模控制产生直接横摆力矩，使车辆的质心侧偏角和横摆角速度维持在车辆稳定线内，并设计趋近律减小滑模控制的抖振。最后将得到的直接横摆力矩通过横摆力矩分配器，进行驱动力或者制动力分配。本发明实现了汽车在高速转弯和避障条件下的行驶稳定性。

摘要： 本发明涉及车辆主动安全控制领域，特别是一种直接横摆力矩控制器的设计方法。该方法包括如下步骤：S1：根据车辆模型，确定车辆的基本运动方程；S2：获得关于侧偏角与期望侧偏角差值的二阶导函数S3：设置合适的二阶系统；S4：设置快速非奇异终端滑模的滑模面s2；S6：根据上述的滑模面方程获得附加横摆力矩MDYC的计算公式；S7：通过不同车轮的差动制动来产生附加横摆力矩，根据前轮转角δf和附加横摆力矩MDYC的方向确定制动力的分配策略以及轮胎的制动状态；S8：计算处于制动状态下的轮胎上施加的制动力的值。利用该方法设计的直接横摆力矩控制器，能够在车辆的质量、速度和车身转动惯量发生变化的情况下精准控制车辆的稳定状态。

摘要： 本发明公开了一种基于路面附着系数的状态变量全约束直接横摆力矩控制算法，本发明将障碍李雅普诺夫函数(BLF)的概念引入到直接横摆力矩控制器的设计中来，在控制器的设计过程中考虑到路面附着系数带来的质心侧偏角和横摆角速度两个状态量的安全约束边界，基于路面附着系数对质心侧偏角和横摆角速度同时进行约束，从根本上保证了质心侧偏角和横摆角速度在跟踪控制中不违反约束条件，从根本上避免了汽车在极限工况下由于质心侧偏角和横摆角速度过大导致的甩尾、横向漂移等失稳工况，提高了车辆在行驶过程中的横向稳定性。同时，本发明所述直接横摆力矩全状态约束控制器在不违反约束条件下，具有更快的跟踪收敛时间，降低发生危险工况的可能性。

摘要： 本发明公开了一种分布式驱动电动汽车直接横摆力矩控制系统及方法，通过分析熟练驾驶员的驾驶行为，揭示熟练驾驶员调整车辆运动状态的动力学机理并用于计算车辆横向稳定性控制目标理论值；基于自适应容积卡尔曼滤波NACKF算法设计车辆状态观测器；根据控制目标的理论值和车辆状态的观测值的偏差基于自适应模糊滑模FSMC算法设计直接横摆力矩系统，决策出所需的附加横摆力矩值，再通过电机控制系统和电子液压制动系统相结合的分配方法将附加横摆力矩分配给各个车轮从而达到控制汽车横向稳定性的目的。本发明提出的方法在保证操纵稳定性的基础上能够代替驾驶员的部分工作并降低其操作负荷，并提高车辆横向稳定性控制精度。