联合主动转向和横摆力矩控制的汽车操纵稳定性研究

摘要

研究了联合主动转向和横摆力矩控制的汽车的操纵稳定性。在非线性轮胎模型和基于单点预瞄最优曲率的驾驶员模型的基础上，运用牛顿第二定律建立整车动力学模型。 在轮胎线性范围内，运用滑模控制理论设计主动前轮转向控制器AFS，改善车辆的横摆角速度响应。采用前馈和反馈相结合的控制策略跟踪理想模型，设计出最优横摆力矩控制器DYC。同时将前轮主动转向和横摆力矩控制结合起来，采用跟踪理想模型的策略，设计出联合控制器AFS+DYC，改善线性开环汽车的操纵稳定性。 在轮胎非线性范围内，在侧偏角和侧偏角速度相平面内确定车辆的稳定域，通过近似直线的方法，确定稳定边界的数学表达式。以车辆状态到稳定边界的距离作为控制变量，采用实用的PI算法来计算车辆所需的横摆力矩，并将其转变成车辆有效的控制输入——驱动轴上左右车轮驱动力矩的差值，从而设计出可变力矩分配控制器VTD。 最后联合前轮主动转向和可变力矩控制，以一定的控制规律设计联合控制器AFS+VTD，并研究了AFS+VTD控制的非线性开环汽车在不同附着系数路面上的操纵稳定性。最后以双移线作为道路输入，研究了AFS+VTD控制的非线性闭环汽车在不同附着系数路面上的路径跟踪性和操纵稳定性。计算机仿真结果显示，这种联合控制的方法很好地改善汽车的全工况操纵稳定性，特别是在操纵极限工况下的操纵稳定性。