基于变传动比的全轮线控转向车辆可拓H_(∞)控制方法研究

作     者：徐飞翔 周晨 王军 刘昕晖 杨凯 XU Fei-xiang;ZHOU Chen;WANG Jun;LIU Xin-hui;YANG Kai

作者机构：中国矿业大学信息与控制工程学院江苏徐州221100 宁波工业互联网研究院有限公司浙江宁波315000 吉林大学机械与航空航天工程学院吉林长春130022 

出 版 物：《中国公路学报》 (China Journal of Highway and Transport)

年 卷 期：2021年第34卷第9期

页      面：133-145页

核心收录：

学科分类：08[工学] 082304[工学-载运工具运用工程] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52105131) 中央高校基本科研业务费专项资金项目(2021QN1053) 

主　　题：汽车工程 全轮线控转向车辆 变传动比 模糊控制 可拓H∞控制 试验测试 

摘      要：为了解决传统固定转向传动比以及鲁棒H_(∞)控制方法无法很好地改善车辆稳定性的问题,提出全轮线控转向车辆的变传动比和可拓H_(∞)控制策略。首先,建立八自由度车辆动力学模型和轮胎模型。其次,以车辆方向盘转角和车速为输入信息,基于模糊控制方法设计全轮线控转向车辆的转向传动比,并计算出全轮线控转向车辆的前轮转角。然后,以横摆角速度偏差和偏差微分为特征值,基于可拓控制理论将车辆状态划分为3个区域:经典域、可拓域和非域;在经典域中,采用基于横摆角速度反馈的鲁棒H_(∞)控制方法,实时获取全轮线控转向车辆的后轮转角;在可拓域和非域中,结合可拓控制和H_(∞)控制策略,动态调整H_(∞)控制器的输出信号,在保证控制系统鲁棒性的前提下改善车辆的操纵稳定性。最后,基于MATLAB/Simulink仿真平台和自主研制的全轮线控转向特种消防救援车辆,通过正弦转向、单移线、阶跃转向、双移线等典型工况对所提控制方法进行验证,并以平均绝对误差和均方根误差为评价指标,与无控制和H_(∞)控制方法进行对比分析。仿真和试验测试结果表明:(1)变传动比控制方法不仅可以提高车辆低速时的转向灵敏度,也能改善车辆高速时的稳定性;(2)相比传统鲁棒H_(∞)控制,可拓H_(∞)控制策略提高了全轮线控转向车辆的操纵稳定性,改善了车辆全轮线控转向控制系统的鲁棒性。