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车辆横向稳定性自适应神经网络控制策略研究

汽车工程 2010年第6期32卷 493-496页

作者：王立标李军范剑李岳林台州学院机械工程学院台州318000 长沙理工大学汽车与机械工程学院长沙410076

设计了一种"前馈+反馈"自适应神经网络控制器,通过直接横摆力矩和前轮主动转向的复合控制来提高车辆横向稳定性。反馈控制器采用PD控制策略,以实际横摆角速度与目标横摆角速度的偏差为输入量;前馈控制器采用RBF神经网络,以反馈控制器的... 详细信息

设计了一种"前馈+反馈"自适应神经网络控制器,通过直接横摆力矩和前轮主动转向的复合控制来提高车辆横向稳定性。反馈控制器采用PD控制策略,以实际横摆角速度与目标横摆角速度的偏差为输入量;前馈控制器采用RBF神经网络,以反馈控制器的输出为误差进行学习,而实现自适应控制。仿真结果表明,采用上述复合控制,能有效跟踪目标横摆角速度并降低质心侧偏角,提高了车辆在高速急转向时的稳定性。

关键词：车辆横向稳定性前轮主动转向横摆力矩自适应神经网络

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基于运动预测的车辆横向稳定性控制

重庆理工大学学报（自然科学） 2019年第8期33卷 58-64页

作者：陈亚伟邵毅明郝西祥甘元艺重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074 重庆交通大学交通运输学院重庆400074

针对车辆横向控制过程中出现的不稳定问题,提出了一种基于运动预测的车辆横向稳定性直接横摆力矩控制方法。首先,通过预测车辆未来的横向状态,控制系统确定控制干预的时间和预测时域内期望的横摆角速度;然后,计算出符合车辆横摆角速度... 详细信息

针对车辆横向控制过程中出现的不稳定问题,提出了一种基于运动预测的车辆横向稳定性直接横摆力矩控制方法。首先,通过预测车辆未来的横向状态,控制系统确定控制干预的时间和预测时域内期望的横摆角速度;然后,计算出符合车辆横摆角速度且在线性区内的轮胎侧偏角;最后,设计轮胎侧偏角控制器以跟踪所需的期望轮胎侧偏角,从而保证车辆的稳定性。仿真结果表明,该控制方法在保证横向控制精度的同时,对于时变工况具有较好的适应性。

关键词：运动预测直接横摆力矩控制车辆横向稳定性

考虑车辆横向稳定性的线控转向系统自适应终端滑模控制研究

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考虑车辆横向稳定性的线控转向系统自适应终端滑模控制研究

作者：陈林彬西华大学

学位级别：硕士

近年来,由于汽车工业在智能网联技术与无人驾驶领域的深入探索,人车交互的主动安全控制显得尤为重要,而线控转向技术作为自动驾驶的不可或缺技术之一,其性能的可靠性与智能汽车的主动安全以及驾乘体验密切相关。因此为提升车辆的转向系... 详细信息

近年来,由于汽车工业在智能网联技术与无人驾驶领域的深入探索,人车交互的主动安全控制显得尤为重要,而线控转向技术作为自动驾驶的不可或缺技术之一,其性能的可靠性与智能汽车的主动安全以及驾乘体验密切相关。因此为提升车辆的转向系统操纵性与行驶稳定性,本文在径向基函数网络与终端滑模的理论基础上,以线控转向系统为研究对象探讨了相应的控制策略,其中本文所讨论的相关内容可描述为以下几点:第一,对所涉及的受控对象进行建模分析,作为控制器设计的基础。研究并分析了线控转向系统的主要构成及运作原理,进而搭建线控转向系统的动力学模型;考虑转向系统运行时的未知动态干扰,根据传动比关系线控转向系统执行机构动力学模型简化为等效二阶综合控制模型;考虑两轴四轮的平面车辆模型,根据所设立的前置条件简化构建线性单轨模型。第二,基于线控转向系统设计了一种双层控制方案,即为下层的前轮转角跟踪控制与上层的车辆横向稳定性控制。首先便是基于线控转向执行系统研究前轮转角的控制,在下层控制中考虑了一种新型的自适应全局快速终端滑模控制策略,其中自适应部分为径向基函数网络。由于线控转向系统所存在的未知扰动,因此利用径向基函数网络进行在线自适应逼近,同时基于终端滑模理论来设计前轮角跟踪控制器,使得车辆能精确跟踪前轮转角的参考信号。第三,在探讨了前轮转角控制策略之后,接着讨论了一种基于质心侧偏角观测器的车辆横向稳定性控制器。考虑到质心侧偏角在车辆行驶途中难以被测量,在重新构造四轮双轴车辆动力学模型基础上,本文根据扩展卡尔曼滤波原理,利用横向加速度与横摆角速度的在线反馈构造了质心侧偏角观测器。其次,根据质心侧偏角与横摆角速度的动态反馈,本文考虑了一种自适应积分终端滑模控制方案来保证车辆的横向稳定性控制。第四,基于MATLAB/Simulink与Car Sim车辆动力学模型搭建算法验证平台,验证文章中所涉及的目标控制方案的可靠性,最后通过对仿真性能的结果分析,表明目标算法能对受控对象进行有效控制,能较好地保证车辆的横向稳定性与转向性能。

关键词：线控转向系统转角跟踪控制车辆横向稳定性扩展卡尔曼滤波算法自适应终端滑模控制径向基函数网络李雅普诺夫稳定性

基于优化策略的车辆横向稳定性PID控制参数整定

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基于优化策略的车辆横向稳定性PID控制参数整定

作者：侯满哲湖南大学

学位级别：硕士

横摆角速度是表征车辆横向稳定性的重要指标，因此成为车辆操纵稳定性控制系统中的关键控制变量。PID控制作为最常用的控制方法之一，虽然控制过程易于实现，但参数整定的难题限制其工程应用。本文基于代理模型理论，以车辆前轮转向角... 详细信息

横摆角速度是表征车辆横向稳定性的重要指标，因此成为车辆操纵稳定性控制系统中的关键控制变量。PID控制作为最常用的控制方法之一，虽然控制过程易于实现，但参数整定的难题限制其工程应用。本文基于代理模型理论，以车辆前轮转向角幅值和PID控制参数为代理模型输入，以车辆横摆角速度曲线的关键点为代理模型输出，构造集成PID控制器的八自由度车辆动力学代理模型和ADAMS/MATLAB联合仿真车辆动力学代理模型。该方法不仅可避免考虑代理模型的时间状态因素，而且能实现PID控制参数的快速整定。数值仿真结果表明，该方法建立的代理模型精度较高，整定后的PID控制器能实现车辆横摆角速度对期望横摆角速度的准确跟踪，有效改善车辆的横向稳定性。本文的主要研究内容如下：（1）建立含有PID控制参数的八自由度车辆模型响应面代理模型。通过对横摆角速度响应曲线关键点的响应面建立，构造出可供优化的目标函数，从而快速地优化出所需的PID参数。（2）建立含有PID控制参数的ADAMS/MATLAB联合仿真车辆模型的径向基函数代理模型。通过对ADAMS/MATLAB联合仿真车辆动力学模型的横摆角速度响应曲线的关键点建立径向基函数代理模型，构造出目标函数进行优化，进而实现PID参数的快速整定。（3）将八自由度车辆动力学模型的最优PID控制参数与模糊控制器相结合，构造出模糊PID控制器。由于模糊PID控制效果一定程度上依赖于初始PID控制参数的设定，因此将本文得出的最优PID控制参数作为模糊PID控制器的初始PID参数，并通过数值仿真验证其控制效果。

关键词：横摆角速度车辆横向稳定性 PID参数整定代理模型响应面径向基函数

基于最优前轮侧偏力的智能汽车LQR横向控制

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清华大学学报（自然科学版） 2021年第9期61卷 906-912页

作者：陈亮秦兆博孔伟伟陈鑫湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082 清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京100084

为提高智能汽车在大曲率高速工况下的车辆横向稳定性和跟踪精度,该文提出了一种基于最优前轮侧偏力的智能汽车线性二次型调节器(LQR)路径跟踪横向控制方法。通过构建基于"前馈+反馈"的LQR控制器对期望前轮侧偏力进行实时在线求解并使跟... 详细信息

为提高智能汽车在大曲率高速工况下的车辆横向稳定性和跟踪精度,该文提出了一种基于最优前轮侧偏力的智能汽车线性二次型调节器(LQR)路径跟踪横向控制方法。通过构建基于"前馈+反馈"的LQR控制器对期望前轮侧偏力进行实时在线求解并使跟踪误差收敛,最终通过刷子轮胎模型将控制量转化为期望前轮转角。该方法有效地保持了车辆模型与轮胎模型原有的非线性特性。基于PreScan搭建了仿真模型,结果表明:与应用线性轮胎模型的LQR控制器相比,所提出的控制方法在降低路径跟踪误差的同时,还能有效提升车辆的横向稳定性。

关键词：智能汽车路径跟踪控制车辆横向稳定性线性二次型调节器(LQR)

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基于代理模型的车辆横摆率PID控制

机械科学与技术 2014年第8期33卷 1214-1218页

作者：侯满哲张志勇张智罡湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082 长沙理工大学汽车与机械工程学院长沙410004

横摆率是表征车辆横向稳定性的重要指标,是车辆操纵稳定性控制系统中的关键控制变量。PID控制作为最常用的控制方法之一,虽然PID控制易于实现,但参数整定的难题限制其工程应用。基于响应面理论,以前轮转向角幅值和PID控制参数为响应面输... 详细信息

横摆率是表征车辆横向稳定性的重要指标,是车辆操纵稳定性控制系统中的关键控制变量。PID控制作为最常用的控制方法之一,虽然PID控制易于实现,但参数整定的难题限制其工程应用。基于响应面理论,以前轮转向角幅值和PID控制参数为响应面输入,以车辆横摆率曲线的关键点为响应面输出,构建集成PID控制器的8自由度车辆动力学代理模型。该方法不仅可避免考虑代理模型的时间状态因素,而且能实现PID控制参数的快速整定。数值仿真结果表明:该方法建立的代理模型精度高,整定的PID控制器能实现车辆横摆率对期望横摆率的准确跟踪,有效改善车辆的横向稳定性。

关键词：代理模型响应面 PID参数整定车辆横向稳定性横摆率

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弯道工况下自适应巡航系统多目标控制研究

弯道工况下自适应巡航系统多目标控制研究

作者：孙友鼎合肥工业大学

学位级别：硕士

自适应巡航控制系统(ACC)通过接管车辆的纵向控制,能够减轻驾驶员的工作负担,并提高汽车行驶安全性。目前,车载传感器和车联网技术的发展,使得ACC系统可以拓展到弯道条件下。与传统的ACC系统不同,在弯道高速跟车过程中,转向操作、较高... 详细信息

自适应巡航控制系统(ACC)通过接管车辆的纵向控制,能够减轻驾驶员的工作负担,并提高汽车行驶安全性。目前,车载传感器和车联网技术的发展,使得ACC系统可以拓展到弯道条件下。与传统的ACC系统不同,在弯道高速跟车过程中,转向操作、较高的行驶车速、加/减速度等因素会使ACC车辆发生横向失稳的风险增大。虽然直接横摆力矩控制(DYC)系统可以通过对不同的车轮施加不同的轮胎纵向力从而产生附加横摆力矩,来有效地提高车辆的横向稳定性,但是在DYC系统介入的过程中,ACC与其在一些工况下可能会相互影响、冲突。本文首先针对ACC车辆在弯道跟车行驶的工况,建立ACC车辆动力学模型以及两车车间运动学模型。然后利用上述ACC车辆动力学模型和两车车间运动学模型建立、推导得到MPC框架下的预测模型。分析了ACC车辆在弯道跟车行驶时车辆各个性能指标之间存在的冲突与矛盾。如在一些工况下,对ACC车辆加/减速度的限制会使ACC的跟车性能变差。当ACC车辆的加速度受到限制时,可能会使自车与前车之间的跟车距离变大,从而导致后车的频繁切入;而当ACC车辆的减速度受到限制时,可能会发生追尾的危险。因此,ACC车辆的跟车性能和乘坐舒适性在一些工况下是相互矛盾、相互制约的。为了解决ACC车辆在跟车过程中车辆性能之间的矛盾与冲突,将可以协调解决矛盾问题的可拓控制方法引入到MPC框架下各个性能指标的权重设计当中,从而协调ACC车辆的各个性能。为了解决传统定权重MPC无法适应各种复杂工况的问题,本文利用可拓控制,根据ACC车辆的状态划分可拓区域,在不同的车辆状态和纵向跟车状态下,利用可拓控制方法中的关联度函数设计了对应的实时权重矩阵,从而进一步协调各个控制目标并提升了弯道ACC的整体性能。利用Car Sim和Matlab/Simulink联合仿真平台对不同权重下ACC车辆性能表现进行了仿真与分析。将传统ACC方法、传统ACC&DYC方法和本文所提出的可拓变权重控制方法的仿真结果进行了对比和分析,验证了本文方法的有效性。最后,为了验证所提出的可拓变权重弯道ACC的有效性,利用驾驶模拟器进行了驾驶员在环(DIL)试验。试验结果表明,本文所提出的方法能够有效地提高ACC车辆的整体性能,实现各种控制目标之间的协调,在保证跟车性和横向稳定性的前提下,提升乘坐舒适性和燃油经济性。

关键词：先进驾驶员辅助系统弯道自适应巡航控制可拓协调控制车辆横向稳定性直接横摆力矩控制

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六轮无人战车滑移转向设计及控制算法研究

六轮无人战车滑移转向设计及控制算法研究

作者： Iatskov Vladislav 哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

电池技术、电驱动器、控制器和其他相关辅件领域的研究不断进步,促进了电动汽车数量增加,电动汽车也成为了世界各国的重点研究内容。随着汽车的引入,汽车驱动器的电气化开始了。无论是汽车还是无人战车,采用中央驱动器控制其已升级到新... 详细信息

电池技术、电驱动器、控制器和其他相关辅件领域的研究不断进步,促进了电动汽车数量增加,电动汽车也成为了世界各国的重点研究内容。随着汽车的引入,汽车驱动器的电气化开始了。无论是汽车还是无人战车,采用中央驱动器控制其已升级到新的AWID(all wheel independent drive)。由于它们在障碍物甚至在极端地形上具有很高的机动性,因此它不仅具有商业价值,更具有军事价值。但是,由于缺少机械传动系统和动力学评估,因此有必要将AWID技术与防滑系统配合使用来完善驱动器之间的控制协调。传统的转向器结构复杂、重量大、能源效率低。轮毂电机的使用和发动机控制技术的发展为独立车轮驱动系统转向技术的开发提供了更多机遇。关于车轮扭矩分配,多模式打滑和打滑过程中的转向阻力的协调控制的研究目前并不完善,为了解决这个问题,本论文的所进行的主要内容如下。首先,分析了各种车辆的转向结构,其中包括传统转向结构,铰接式转向结构和履带式车辆的转向结构;介绍了国内外轮式无人地面平台;讨论了轮式无人地面平台的研究现状;综述了六轮无人战车滑移转向的研究现状;对滑动转向车辆进行了运动分析;对其的安装使用情况进行了比较;给出了转向打滑的基础理论,并介绍了开始行驶所需的最小牵引力;对电动机转矩以及转弯半径的速度进行了理论计算。采用MSC Adams程序进行的六轮无人战车动力学仿真,以评估作战车辆的性能;分析了车辆在越障、直线行驶、上坡行驶时的行驶状况;对车辆的控制进行了研究。将传统汽车与电动汽车的控制部分进行了比较分析,探讨了车辆驾驶控制中使用的主控制器。最后,给出了一种用于控制六轮战车的滑移运动的算法,并进行了Adams和MATLAB/Simulink软件的联合仿真;开发了六轮无人战车的转矩控制算法。鉴于这种类型的车辆的转向难以控制,本文提出了一种扭矩矢量控制策略,可有效,准确地对带有6 WID(六轮独立驱动)滑移转向系统的电动汽车进行实时扭矩控制分配。该策略分为三个主要级别:上层控制器、状态估计层和下层控制器。上层控制器代替了传统的车辆转向系统,并生成所需的驾驶指令;在上位控制器中设置了一个驱动分配模块,用于在基于车辆功率的驾驶模式和其他条件之间的协调;状态估计层从传感器接收数据并评估其他控制器所需的各种参数;下层控制器负责驱动器之间转矩矢量的最佳控制。

关键词：无人战车滑移转向扭矩分配偏航率制车辆横向稳定性

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一种车辆横摆率控制参数整定的新方法

河北建筑工程学院学报 2015年第1期33卷 73-78,82页

作者：侯满哲马宏孙冰心王月亭河北建筑工程学院河北张家口075000

在车辆操纵稳定性控制系统中,横摆率作为重要的控制变量,对车辆横向稳定性起着至关重要的作用.PID控制作为现实中最常用的控制方法之一,虽然在工程应用中容易实现,但参数整定始终是束缚其发展的一大难题.基于径向基函数理论,以前轮转向... 详细信息

在车辆操纵稳定性控制系统中,横摆率作为重要的控制变量,对车辆横向稳定性起着至关重要的作用.PID控制作为现实中最常用的控制方法之一,虽然在工程应用中容易实现,但参数整定始终是束缚其发展的一大难题.基于径向基函数理论,以前轮转向角幅值和PID控制参数为代理模型输入,以车辆横摆率曲线的关键点为代理模型输出,构建了集成PID控制器的ADAMS车辆动力学代理模型.这样在实现了PID控制参数快速整定的同时,避免了时间状态因素对代理模型的影响.通过数值仿真验证,该方法建立的代理模型精度高,整定的PID控制器能较好地实现车辆横摆率对期望横摆率的准确跟踪,对车辆的横向稳定性改善效果明显.

关键词：横摆率车辆横向稳定性代理模型 PID参数整定径向基函数