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寒区危险路段半挂汽车列车横向稳定性控制策略

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吉林大学学报（工学版） 2024年第4期54卷 996-1006页

作者：都雪静王宁张杰裴玉龙东北林业大学交通学院哈尔滨150040

针对半挂汽车列车在寒区山地公路危险路段行驶会发生折叠、甩尾和侧翻的问题,以国内某款半挂汽车列车为研究对象,基于汽车动力学理论建立六自由度半挂汽车列车动力学数学模型;运用Truck-sim完成半挂汽车列车整车模型和危险路段模型的建... 详细信息

针对半挂汽车列车在寒区山地公路危险路段行驶会发生折叠、甩尾和侧翻的问题,以国内某款半挂汽车列车为研究对象,基于汽车动力学理论建立六自由度半挂汽车列车动力学数学模型;运用Truck-sim完成半挂汽车列车整车模型和危险路段模型的建立,依据半挂汽车列车发生侧翻和横摆失稳的原理,确定了半挂汽车列车侧翻和横摆失稳的判定条件。以半挂汽车列车的理想状态参数和实际状态参数的差值为控制目标,借助Simulink建立了基于线性二次型调节器(LQR)控制算法和差动制动的半挂汽车列车防侧翻和横摆失稳控制策略;选取哈牡高速公路较为典型的危险路段,改变路面附着系数对应不同实际情况下的路面,通过Truck-sim与Simulink联合仿真进行场景重构,对本文控制策略进行仿真试验。结果表明:在哈牡高速公路K398-K406段S形弯道公路上,路面附着系数为0.1、0.25和0.35时,能够实现牵引车侧倾角最大值减小0.05°、0.04°和0.1°,半挂车侧倾角最大值减小0.04°、0.01°和0.1°,路面附着系数为0.35时,减小幅度最大,分别为40%和23.26%。在哈牡高速公路K273-K274段弯坡路上,路面附着系数为0.1时,控制策略有效阻止了车辆的侧翻,路面附着系数为0.25和0.35时,控制策略下侧倾角最大值减小0.04°和0.02°,对应减小幅度为16%和3.92%。控制策略能够有效降低牵引车和半挂车侧向加速度、横摆角速度及侧倾角的峰值,对侧倾角的控制尤为明显,可以避免冰雪天气下半挂汽车列车行驶在弯坡路时出现侧翻等危险事故。

关键词：汽车工程半挂汽车列车寒区危险路段横向稳定性控制策略

基于分层控制策略的六轮滑移机器人横向稳定性控制

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自动化学报 2023年第7期49卷 1421-1432页

作者：于力率苏晓杰孙少欣焦春亭重庆大学自动化学院重庆400044

六轮野外机器人通常体积庞大,难以建立其动力学模型.采用传统的速度控制方法很难保证机器人的横向稳定性.为解决这一问题,开展基于分层控制策略的六轮滑移机器人横向稳定性控制研究.首先分析整车受力情况,建立六轮滑移机器人的动力学模... 详细信息

六轮野外机器人通常体积庞大,难以建立其动力学模型.采用传统的速度控制方法很难保证机器人的横向稳定性.为解决这一问题,开展基于分层控制策略的六轮滑移机器人横向稳定性控制研究.首先分析整车受力情况,建立六轮滑移机器人的动力学模型.其次,设计基于分层控制策略的动力学控制器,其中上层为基于改进趋近律的滑模控制器,实现对期望横摆角速度的跟踪;下层为基于附着率最优的转矩分配控制器,该控制器可以保证机器人行驶的横向稳定性.最后,在不同工况下进行仿真实验,并搭建实验平台进行实物测试.结果表明设计的控制器可以有效提高机器人的横向稳定性.

关键词：分层控制策略横向稳定性滑移转向滑模控制转矩分配

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寒区危险路段半挂车横向稳定性控制策略研究

吉林大学学报(工学版) 2023年

作者：都雪静王宁张杰裴玉龙东北林业大学交通学院

针对牵引半挂车在寒区山地公路危险路段行驶会发生折叠、甩尾和侧翻的问题，以国内某款牵引半挂车为研究对象，基于汽车动力学理论建立六自由度牵引半挂车动力学数学模型；运用Truck-sim完成牵引半挂车整车模型和危险路段模型的建立，... 详细信息

针对牵引半挂车在寒区山地公路危险路段行驶会发生折叠、甩尾和侧翻的问题，以国内某款牵引半挂车为研究对象，基于汽车动力学理论建立六自由度牵引半挂车动力学数学模型；运用Truck-sim完成牵引半挂车整车模型和危险路段模型的建立，依据牵引半挂车发生侧翻和横摆失稳的原理，确定了牵引半挂车侧翻和横摆失稳的判定条件。以牵引半挂车的理想状态参数和实际状态参数的差值为控制目标，借助Simulink建立了基于LQR控制算法和差动制动的牵引半挂车防侧翻和横摆失稳控制策略；选取哈牡高速公路较为典型的危险路段，改变路面附着系数对应不同实际情况下的路面，通过Truck-sim与Simulink联合仿真进行场景重构，对所提出的控制策略进行仿真试验。结果表明：在哈牡高速公路K398-K406段S型弯道公路上，路面附着系数为0.1、0.25和0.35时，能够实现牵引车侧倾角最大值减小0.05deg、0.04 deg和0.1 deg，半挂车侧倾角最大值减小0.04deg、0.01 deg和0.1 deg，路面附着系数为0.35时，减小幅度最大，分别为40%和23.26%。在哈牡高速公路K273-K274段弯坡路上，路面附着系数为0.1时，控制策略有效阻止了车辆的侧翻，路面附着系数为0.25和0.35时，控制策略下，侧倾角最大值减小0.04deg和0.02deg，对应减小幅度为16% 和3.92%。控制策略能够有效降低牵引车和半挂车侧向加速度、横摆角速度及侧倾角的峰值，对于侧倾角的控制尤为明显，可以避免冰雪天气下牵引半挂车行驶在弯坡路时出现侧翻等危险事故。

关键词：汽车工程牵引半挂车寒区危险路段横向稳定性控制策略

基于反步滑模法的无人驾驶车辆横向稳定性控制

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机械工程学报 2024年

作者：林棻郝明彪王天成王骁侠南京航空航天大学能源与动力学院

针对无人驾驶车辆在复杂工况下的横向稳定性问题，提出一种基于反步滑模法的横向稳定性分层控制策略。首先，建立准确描述车辆运动的七自由度模型，并且选用Dugoff轮胎模型来描述轮胎与路面之间的动力学特性；然后，在运动控制层提出一... 详细信息

针对无人驾驶车辆在复杂工况下的横向稳定性问题，提出一种基于反步滑模法的横向稳定性分层控制策略。首先，建立准确描述车辆运动的七自由度模型，并且选用Dugoff轮胎模型来描述轮胎与路面之间的动力学特性；然后，在运动控制层提出一种反步滑模控制算法，分别对纵向速度、侧向速度以及横摆角速度进行单独控制，得到它们在李雅普诺夫稳定条件下的控制率；在力矩分配层基于轮胎负荷率对轮胎的纵向力和侧向力进行重新分配；在执行层基于Dugoff轮胎逆模型和车轮模型计算得到前轮转角和车轮转矩；最后，构建出Matlab/Simulink-Carsim联合仿真平台，并在正弦留驻工况和连续正弦工况下对所提出的横向稳定性分层控制策略进行验证。仿真结果表明提出的控制策略能够有效的对无人驾驶车辆的横摆角速度、质心侧偏角进行控制；并且，相较于纯滑模控制器，反步滑模控制策略下的横摆角速度和质心侧偏角的平均绝对误差(Mean absolute error, MAE)和均方根误差(Root mean squared error, RMSE)值较小，无人驾驶车辆的横向稳定性得到进一步提升。

关键词：无人驾驶车辆横向稳定性反步滑模控制力矩分配

分布式电驱动汽车“人-车-路”闭环横向稳定性控制

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制造业自动化 2023年第6期45卷 116-123页

作者：高伟罗金涛邓召文王保华汽车工程学院湖北汽车工业学院十堰442002 南京航空航天大学能源与动力学院南京210016

为了提高分布式电驱动汽车的横向稳定性,基于滑模变结构控制理论提出一种四轮转向和直接横摆力矩结合的横向稳定双层控制策略,并基于“人-车-路”闭环系统,对控制系统的有效性进行了仿真分析。首先,基于预瞄偏差理论和恒定横摆角速度假... 详细信息

为了提高分布式电驱动汽车的横向稳定性,基于滑模变结构控制理论提出一种四轮转向和直接横摆力矩结合的横向稳定双层控制策略,并基于“人-车-路”闭环系统,对控制系统的有效性进行了仿真分析。首先,基于预瞄偏差理论和恒定横摆角速度假设,设计了一种三点预瞄滑膜驾驶员模型;其次,以质心侧偏角和横摆角速度偏差为控制目标,基于滑模变结构控制理论提出了一种四轮转向和直接横摆力矩结合的横向稳定双层控制策略,上层控制器对车辆进行后轮转角和直接横摆力矩控制,下层控制器对四个车轮的驱动转矩或制动力矩进行分配。最后,选取低速低附着路面和高速高附着路面两种工况,基于“人-车-路”闭环动力学系统对设计的横向稳定性控制策略进行了仿真验证。结果表明,设计的横向稳定双层控制策略能够有效改善车辆的横向稳定性,提高了车辆的轨迹跟踪能力和行驶安全性。

关键词：分布式电驱动汽车四轮驱动驾驶员模型直接横摆力矩滑模控制横向稳定性

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基于FNN的电动汽车自适应横向稳定性控制

湖南大学学报（自然科学版） 2019年第8期46卷 98-104页

作者：袁小芳陈秋伊黄国明史可湖南大学电气与信息工程学院

针对分布式驱动电动汽车(Distributed drive electric vehicles,DDEV)在急转弯时出现的不足转向和侧向失稳等不确定性稳定问题,提出了一种基于模糊神经网络(Fuzzy Neural Network,FNN)的自适应横向稳定性控制系统.该系统包括上级直接横... 详细信息

针对分布式驱动电动汽车(Distributed drive electric vehicles,DDEV)在急转弯时出现的不足转向和侧向失稳等不确定性稳定问题,提出了一种基于模糊神经网络(Fuzzy Neural Network,FNN)的自适应横向稳定性控制系统.该系统包括上级直接横摆力矩控制器和下级转矩分配控制器.其中,上级直接横摆力矩控制器根据不确定因素产生的质心侧偏角误差得到期望的直接横摆力矩;下级转矩分配控制器将上级控制器输出的直接横摆力矩按轮胎载荷分配至每个轮毂电机,实现高效调整汽车姿态,提高汽车的转向能力和侧向稳定性.仿真实验表明,所提出的控制系统显著提升了DDEV的侧向稳定性,表现出较传统模糊控制更好的控制效果.

关键词： DDEV 横向稳定性不确定性横摆力矩模糊神经网络

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分布式电驱动汽车列车横向稳定性控制研究

现代制造工程 2023年第10期 64-71页

作者：柳泽坤王保华湖北汽车工业学院汽车工程学院十堰442002 湖北隆中实验室襄阳441000

为了提高分布式电驱动汽车列车的横向稳定性,提出了一种基于线性二次型调节器(Linear Quadratic Regulator,LQR)的极值优化驱动力矩控制策略。建立了三自由度理想汽车列车模型,通过基于LQR的附加横摆力矩控制器得到附加横摆力矩,运用极... 详细信息

为了提高分布式电驱动汽车列车的横向稳定性,提出了一种基于线性二次型调节器(Linear Quadratic Regulator,LQR)的极值优化驱动力矩控制策略。建立了三自由度理想汽车列车模型,通过基于LQR的附加横摆力矩控制器得到附加横摆力矩,运用极值法合理分配驱动力矩,采用TruckSim与MATLAB/Simulink联合仿真平台分别进行了中速双移线和高速单移线工况仿真。仿真结果表明,中速双移线工况下,所设计的极值优化驱动力矩控制策略相比于平均分配控制策略,其牵引车的质心侧偏角峰值降低了22.78%,牵引车与挂车的横摆角速度峰值分别降低了5.46%和2.86%;高速单移线工况下,其牵引车与挂车的质心侧偏角峰值分别降低了22.85%和17.19%,横摆角速度峰值分别降低了10.40%和8.16%,提高了分布式电驱动汽车列车中高速行驶时的横向稳定性。为验证极值优化驱动力矩控制策略在实时系统中的控制效果,进行了硬件在环测试,结果表明硬件在环测试结果与仿真结果一致。

关键词：分布式电驱动汽车列车线性二次型调节器极值法横向稳定性

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分布式驱动电动汽车的横向稳定性控制研究

现代制造工程 2023年第11期 63-69页

作者：王成屈小贞孙晓帮辽宁工业大学汽车与交通工程学院锦州121001

为提高分布式驱动电动汽车的横向稳定性,旨在通过协同控制车辆的主动前轮转向系统与直接横摆力矩控制系统来实现。首先,基于整车线性二自由度模型,根据质心侧偏角-质心侧偏角速度的相平面描述的稳定区域边界设计上层控制器,再由相平面... 详细信息

为提高分布式驱动电动汽车的横向稳定性,旨在通过协同控制车辆的主动前轮转向系统与直接横摆力矩控制系统来实现。首先,基于整车线性二自由度模型,根据质心侧偏角-质心侧偏角速度的相平面描述的稳定区域边界设计上层控制器,再由相平面策略确定下层控制器中的主动前轮转向控制器和直接横摆力矩控制器的协调控制系数;然后,通过变结构滑模控制的下层控制器计算所需的附加前轮转角和附加横摆力矩来调整车辆驱动力矩分配;最后,分别进行双移线工况和阶跃工况下的硬件在环试验分析,试验结果表明,协同控制分布式驱动电动汽车的主动前轮转向系统与直接横摆力矩控制系统能更好地提高其横向稳定性。

关键词：分布式驱动电动汽车横向稳定性协同控制相平面主动前轮转向直接横摆力矩

基于积分滑模控制的分布式驱动电动汽车横向稳定性研究

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现代制造工程 2023年第5期 51-57页

作者：屈小贞孙文愽王斌牛振宇辽宁工业大学汽车与交通工程学院锦州121001

为满足分布式驱动车辆在不同行驶工况下的良好操纵稳定性需求,基于横摆角速度控制分别设计了侧重于改善车辆操纵性和横向稳定性的2种横向动力学控制目标。首先,根据可拓控制器设计2种横向动力学控制目标的动态权重系数,且以质心侧偏角... 详细信息

为满足分布式驱动车辆在不同行驶工况下的良好操纵稳定性需求,基于横摆角速度控制分别设计了侧重于改善车辆操纵性和横向稳定性的2种横向动力学控制目标。首先,根据可拓控制器设计2种横向动力学控制目标的动态权重系数,且以质心侧偏角和路面附着系数为调整参量进行实时动态调整;然后,利用积分滑模控制器计算出所需的附加横摆力矩并将其合理分配到4个独立驱动车轮进行驱动控制;最后,通过硬件在环试验平台进行试验分析,结果表明该控制策略能够很好地提高车辆操纵性和横向稳定性。

关键词：操纵性横向稳定性积分滑模硬件在环试验