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基于carsim/simulink联合仿真的四轮驱动电动汽车稳定性研究

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农业装备与车辆工程 2020年第10期58卷 16-21页

作者：严帅张缓缓李庆望高超上海工程技术大学上海市201620

基于LQR控制理论研究了四轮驱动电动汽车的横摆稳定性,以横摆角速度和质心侧偏角为控制目标,计算出最优的直接横摆力矩,通过双轮控制模式进行转矩分配,实现了四轮驱动电动汽车的稳定性控制;基于carsim/simulink联合仿真整车模型进行仿... 详细信息

基于LQR控制理论研究了四轮驱动电动汽车的横摆稳定性,以横摆角速度和质心侧偏角为控制目标,计算出最优的直接横摆力矩,通过双轮控制模式进行转矩分配,实现了四轮驱动电动汽车的稳定性控制;基于carsim/simulink联合仿真整车模型进行仿真验证,在carsim中通过参数化建模设置整车参数、驾驶员模型,在simulink中建立电机模型和控制器模型。研究结果表明,所提出的控制策略可以有效地控制四轮驱动电动汽车的横摆运动,从而提高整车的行驶稳定性。

关键词： LQR控制理论四轮驱动横摆稳定性 carsim/simulink联合仿真

基于carsim/simulink的计算机控制系统综合实验设计

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实验室研究与探索 2024年第3期43卷 73-77页

作者：闻继伟陈珺栾小丽徐琛江南大学物联网工程学院江苏无锡214122

针对计算机控制系统课程中控制算法设计与仿真实现,设计了基于carsim/simulink的控制综合实验方案。以4轮独立驱动小车为对象,要求学生熟悉其基本工作原理,并在非线性动力学模型基础上,进行局部线性近似,设计反馈控制器,模拟小车控制。... 详细信息

针对计算机控制系统课程中控制算法设计与仿真实现,设计了基于carsim/simulink的控制综合实验方案。以4轮独立驱动小车为对象,要求学生熟悉其基本工作原理,并在非线性动力学模型基础上,进行局部线性近似,设计反馈控制器,模拟小车控制。使用carsim仿真软件可直观地模拟调整4轮独立驱动小车的质量、质心位置和转动惯量等,实现个性化选择,搭建车辆模型;与simulink接口互通,在simulink中完成控制算法。实验设计旨在使学生夯实计算机控制系统的理论基础,并逐步过渡到控制工程,理论联系实际,培养其解决复杂工程问题的能力。

关键词： carsim/simulink联合仿真计算机控制系统反馈控制综合实验

基于3种类型驾驶员变安全距离防夹塞变道的车辆控制策略

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江苏大学学报:自然科学版 2023年第6期44卷 644-650页

作者：蒋浩赵又群林棻张雯盺南京航空航天大学能源与动力学院江苏南京210016

为了预防他车突然夹塞变道斜插入自车与前车之间间隙的危险驾驶行为,提出了加速跟车的车辆控制策略.在跟车安全距离模型的基础上,考虑车头时距、停车间距等跟车特性,建立基于3种类型驾驶员的跟车安全距离模型和防夹塞安全距离模型.通过S... 详细信息

为了预防他车突然夹塞变道斜插入自车与前车之间间隙的危险驾驶行为,提出了加速跟车的车辆控制策略.在跟车安全距离模型的基础上,考虑车头时距、停车间距等跟车特性,建立基于3种类型驾驶员的跟车安全距离模型和防夹塞安全距离模型.通过Sigmoid函数建立了基于变安全距离控制策略的车速控制器,检测到他车夹塞变道,选择防夹塞安全距离模型;无夹塞车辆时,选择跟车安全距离模型.利用MATLAB/simulink和carsim联合仿真平台进行了试验,结果表明基于3种类型驾驶员变安全距离防夹塞变道的车辆控制策略可行.

关键词：防夹塞变道驾驶员特性 carsim/simulink联合仿真变安全距离车速控制器

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整车质量与道路坡度同步估计算法对比

合肥工业大学学报（自然科学版） 2022年第4期45卷 445-450页

作者：王虎余强李学博王姝长安大学汽车学院陕西西安710064

针对现代车辆控制系统难以实时测得整车质量和道路坡度这一问题,文章基于车辆纵向动力学模型给出无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)算法的流程图,利用carsim与MALTAB/simulink联合仿真比较双遗忘因子递归最小二乘法(recursiv... 详细信息

针对现代车辆控制系统难以实时测得整车质量和道路坡度这一问题,文章基于车辆纵向动力学模型给出无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)算法的流程图,利用carsim与MALTAB/simulink联合仿真比较双遗忘因子递归最小二乘法(recursive least square with multiple forgetting factors,RLS-MFF)、扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)和UKF 3种算法对整车质量和道路坡度估计的效果,并分别从计算精度和实时性2个方面对3种算法进行比较分析。分析结果验证了UKF算法在整车质量估计和道路坡度估计中表现良好。

关键词：整车质量估计道路坡度估计无迹卡尔曼滤波(UKF) carsim/simulink联合仿真

基于齐次占优的电动汽车车道保持及侧向稳定性控制方法

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基于齐次占优的电动汽车车道保持及侧向稳定性控制方法

作者：慎智勇杭州电子科技大学

学位级别：硕士

近年来,智能驾驶辅助系统成为技术热点。车道保持作为汽车安全领域的驾驶辅助系统之一,可以减少危险驾驶造成的交通事故,提高驾驶的安全性。虽然现有的车道保持技术可以实现车道保持的功能,但是存在修正车辆位姿响应时间长,抗外界干扰... 详细信息

近年来,智能驾驶辅助系统成为技术热点。车道保持作为汽车安全领域的驾驶辅助系统之一,可以减少危险驾驶造成的交通事故,提高驾驶的安全性。虽然现有的车道保持技术可以实现车道保持的功能,但是存在修正车辆位姿响应时间长,抗外界干扰能力较弱等缺点。此外,汽车在高速行驶时车道保持主动控制容易发生车辆抖动、侧偏、失稳、失衡等情况,当前的车道保持控制方法在车辆稳定性控制方面仍然存在欠缺。本文在研究前人的科研成果后,针对车道保持主动控制时效滞后,车辆稳定性控制欠缺等问题,提出一种“基于齐次占优的四轮毂电机电动汽车车道保持及侧向稳定性控制方法”,主要研究内容如下:(1)针对图像处理噪声多,处理维度单一,检测准确性误差大等问题,使用张氏图像矫正、Sobel边缘检测、透视变换及多项式曲线拟合等方法,计算出更为精确的横向偏移距离,且最大误差为12.76cm,平均误差为5.12cm。(2)针对汽车在行驶中车道保持控制响应滞后,抗干扰能力弱且高速行驶时主动控制会造成车辆侧偏以及失稳失衡等危险问题,搭建二自由度单车动力学模型,设计了齐次占优车道保持状态反馈控制器,分别进行固定横向偏移距离和带干扰信号的数值仿真。仿真结果表明齐次占优控制器反应迅速,响应时间短,抗干扰性强,且速度越大控制效果越明显,具有更强的收敛性和鲁棒性。(3)针对车辆在行驶时车道保持主动控制会造成车辆侧偏、失稳、失衡的问题,搭建车辆稳定性动力学模型,设计了齐次占优车辆稳定性输出反馈控制器。控制器通过计算稳定车辆需要的横摆力,然后对横摆力矩进行各轮扭矩最优分配,从而控制车辆稳定行驶。随后将其和滑模控制进行仿真对比,仿真结果表明齐次占优控制器在低中高速工况中控制效果表现更好,且在高速工况中控制效果更加迅速有力,对于干扰具有更强的压制力。(4)针对设计的控制器进行carsim/simulink联合仿真,在不同道路工况和不同车速下进行联合仿真,并和滑模控制器进行对比。为了更好的模拟驾驶员的真实情况,仿真时均设计减速工况。仿真结果表明,无论在哪种路况和工况下,齐次占优控制器的控制效果均优于滑模控制,具有更强的收敛性和鲁棒性。

关键词：齐次占优车道保持侧向稳定性控制 carsim/simulink联合仿真

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协同自适应巡航鲁棒模型预测控制算法研究

协同自适应巡航鲁棒模型预测控制算法研究

作者：刘雨莹电子科技大学

学位级别：硕士

传统自适应巡航控制系统(Adaptive Cruise Control,ACC)是一种车辆驾驶辅助系统,主要用于在高速公路上自动维持车辆与前车的安全距离,减轻司机的驾驶负担和提高行车安全性。协同自适应巡航控制(Cooperative Adaptive Cruise Control,CA... 详细信息

传统自适应巡航控制系统(Adaptive Cruise Control,ACC)是一种车辆驾驶辅助系统,主要用于在高速公路上自动维持车辆与前车的安全距离,减轻司机的驾驶负担和提高行车安全性。协同自适应巡航控制(Cooperative Adaptive Cruise Control,CACC)是在传统ACC系统的基础上结合车间(vehicle-to-vehicle,V2V)通信技术发展而来的。由于V2V通信技术的应用,比起传统ACC系统,CACC系统在减少车辆间的跟驰间隙、提高交通吞吐量等方面有很大的优势。但是通信延迟和车辆动力学模型不匹配会对CACC控制系统的性能造成影响。因此本文针对带有动力学参数摄动以及通信延迟的智能网联车队,基于鲁棒模型预测控制(Robust Model Predictive Control,RMPC)理论设计了CACC控制策略。本文的主要研究工作和创新点如下:首先,对本文研究的CACC系统中采用的通信拓扑结构、队列的几何构型以及节点动力学进行了说明。将单个车辆节点的控制结构分为上层的CACC控制器以及下层的加速度控制器。然后通过对车辆的纵向动力学进行分析,建立了车辆的逆纵向动力学模型,设计了下层控制器。下层控制器通过逆纵向动力学模型补偿车辆纵向的非线性部分后得到了简化的车辆纵向动力学模型。然后,介绍了鲁棒模型预测的基本思想及其设计框架。在所述的RMPC的框架下,提出了针对存在输入延迟的不确定受扰系统的鲁棒模型预测控制算法,并对其稳定性进行了证明。在上述的车辆纵向动力学模型的基础上,考虑到CACC系统的控制目标,建立了以车辆的跟踪位置误差、跟踪速度误差以及本车加速度为系统的状态,期望加速度为输入的系统状态空间表达式。然后分析了CACC系统的控制要求(如安全性要求、弦稳定性要求等),将CACC编队内的单个车辆节点需要解决的控制问题写成优化问题的形式。考虑车辆计算资源的限制提出采用双模控制策略,通过离线与在线计算相结合的方式将RMPC控制策略应用到CACC系统中。最后,通过carsim/simulink联合仿真的试验结果充分验证了本文提出的CACC控制策略可以有效应对通信时延和动力学参数摄动的影响,保证车辆编队的跟随精度及行驶平顺性。

关键词：鲁棒模型预测控制协同自适应巡航控制 carsim/simulink联合仿真

车辆防碰撞carsim/simulink仿真研究

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电气电子教学学报 2017年第1期39卷 143-147页

作者：杨丹杜钊徐彬东北大学信息科学与工程学院辽宁沈阳110819

本文以国家大学生创新性实验为背景,以车辆防碰撞仿真研究为例,介绍了利用carsim/simulink联合仿真的一般步骤,阐述了carsim/simulink联合仿真在实践教学中的可行性和实用性,文中的实例为学生在实际问题中的算法研究与系统实现起到了有... 详细信息

本文以国家大学生创新性实验为背景,以车辆防碰撞仿真研究为例,介绍了利用carsim/simulink联合仿真的一般步骤,阐述了carsim/simulink联合仿真在实践教学中的可行性和实用性,文中的实例为学生在实际问题中的算法研究与系统实现起到了有效的示范和说明作用。

关键词：国家大学生创新性实验车辆防碰撞 carsim/simulink联合仿真

基于稳态卡尔曼滤波的车辆质量与道路坡度估计

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汽车工程 2018年第9期40卷 1062-1067,1075页

作者：郝胜强罗培培席军强北京理工大学机械与车辆学院北京100081

针对车辆自动变速器控制系统难以实时测得车辆质量与道路坡度这一问题,搭建了车辆的纵向运动学和动力学模型,在理论模型的基础上使用离散卡尔曼滤波器对车辆质量和道路坡度进行估算,并利用carsim与Maltab/simulink联合仿真采用合适的加... 详细信息

针对车辆自动变速器控制系统难以实时测得车辆质量与道路坡度这一问题,搭建了车辆的纵向运动学和动力学模型,在理论模型的基础上使用离散卡尔曼滤波器对车辆质量和道路坡度进行估算,并利用carsim与Maltab/simulink联合仿真采用合适的加速度传感器和稳态卡尔曼滤波器的实车试验,验证了用此方法估算车辆质量和道路坡度比惯性导航仪得到的数据有更好的实时性和准确性。

关键词：道路坡度车辆质量卡尔曼滤波器 carsim/simulink联合仿真加速度传感器

基于模型预测控制的智能汽车目标路径跟踪方法研究

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汽车技术 2017年第8期 6-11页

作者：段建民田晓生夏天宋志雪北京工业大学北京100022

为避免智能汽车在目标路径跟踪过程中发生侧滑,改善自动驾驶性能,通过改进目标函数、增加轮胎侧偏角动力学约束,以车辆动力学模型作为模型预测控制的预测模型,提出了一种改进的智能汽车目标路径跟踪方法。在carsim与MATLAB/simulink联... 详细信息

为避免智能汽车在目标路径跟踪过程中发生侧滑,改善自动驾驶性能,通过改进目标函数、增加轮胎侧偏角动力学约束,以车辆动力学模型作为模型预测控制的预测模型,提出了一种改进的智能汽车目标路径跟踪方法。在carsim与MATLAB/simulink联合仿真平台对该方法进行了验证,结果表明,该方法有效地降低了智能汽车跟踪目标路径时发生侧滑的几率,提高了智能汽车目标路径跟踪的准确性和安全性。

关键词：智能汽车目标路径跟踪 carsim/simulink联合仿真模型预测控制