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基于滑模变结构控制的汽车稳定性控制系统研究

作　者: 王伟
导　师: 徐克宝
学　校: 山东科技大学
专　业: 精密仪器及机械
关键词: 汽车稳定性控制质心侧偏角横摆角速度直接横摆力偶矩控制滑模变结构控制控制策略 MATLAB仿真
分类号: U491.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 91次
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内容摘要

汽车稳定性控制是通过车载控制系统实时调整汽车的运行状态,使汽车能够按照驾驶员的意图行驶,并防止汽车失稳的汽车主动安全装置,是当前国际上汽车主动安全领域的研究热点。随着控制技术的发展和系统成本的降低,将很有可能全面代替ABS成为现代汽车的标准装备。在国外,最近几年汽车稳定性控制得到了快速的发展,已经开始在中、高级轿车上大量装备;而我国在此领域的研究刚刚起步,开展这项研究具有重要的现实意义和广阔的应用前景。本文在借鉴国内外研究成果的基础上,围绕着汽车稳定性控制系统的建模、理论分析、控制策略研究以及仿真分析这一汽车控制系统研究的主线进行了系统地分析。论文首先在H.B.Pacejka轮胎模型(魔术公式)的基础上建立了二自由度汽车动力学模型与整车仿真模型,并建立了理想的线性二自由度汽车模型。通过对影响汽车稳定性的因素进行讨论,选择质心侧偏角和横摆角速度作为稳定性控制的控制变量,并深入分析了两种控制变量与汽车稳定性的关系。其次,说明了直接横摆力偶矩控制法在提高极限工况下弯道加速(或制动)行驶能力,从而改善汽车操纵稳定性的机理,为汽车稳定性控制提出了理论基础。运用DYC控制方法,对滑模变结构控制理论方法下不同控制策略的稳定性控制器进行控制算法的研究和控制模块的建立。通过阶跃仿真分析可知,所设计的控制系统能有效控制趋于失稳的汽车,且控制参数的变化对控制效果有着重要的影响。在此基础上,本文进一步通过阶跃仿真,对所设计的稳定性控制器在不同运行工况下,进行稳定性控制效果及前轮转角跟随特性的综合分析与比较。依据本文所建立的二自由度汽车模型,所设计的汽车稳定性控制器能在不同程度上提高汽车的稳定性,控制效果各有特点。由于稳定性控制器应重点对低附着系数路面上的汽车进行控制,综合稳定性控制效果和跟随特性两方面的分析,针对研究对象的运行工况,从控制器对不同工况的适用性、以及响应速度、结构实现等因素考虑,滑模变结构控制下的质心侧偏角控制和联合控制策略要优于橫摆角速度控制。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-12
1 绪论  12-20
  1.1 课题背景  12-13
  1.2 汽车稳定性控制研究的历史与现状  13-16
  1.3 汽车稳定性控制的结构与原理  16-18
  1.4 本文的主要内容  18-20
2 汽车动力学模型的建立  20-32
  2.1 动力学系统建模概述  20-21
  2.2 汽车动力学建模方法介绍  21-22
  2.3 轮胎模型的建立  22-26
  2.4 整车动力学模型的建立  26-29
  2.5 线性二自由度汽车模型  29-31
  2.6 本章小结  31-32
3 汽车稳定性控制方法与控制策略  32-44
  3.1 汽车稳定性控制参数的选取  32-35
  3.2 汽车稳定性控制的基本思想  35-37
  3.3 直接横摆力偶矩控制(DYC)  37-41
  3.4 稳定性控制策略的选择  41-43
  3.5 本章小结  43-44
4 稳定性控制算法研究  44-53
  4.1 滑模变结构控制系统的基本原理  44-48
  4.2 控制系统的设计  48-52
  4.3 本章小结  52-53
5 汽车稳定性控制系统仿真分析  53-73
  5.1 控制系统仿真分析  53-56
  5.2 稳定性控制系统的控制效果  56-72
  5.3 本章小结  72-73
6 总结和展望  73-75
致谢  75-76
参考文献  76-81
作者攻读硕士学位期间发表的学术论文  81

基于滑模变结构控制的汽车稳定性控制系统研究

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