主动四轮转向汽车最优控制及闭环操纵性仿真

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1、学兔兔www.xuetutu.com汽车工程2014年(第36卷)第7期AutomotiveEngineering2014160主动四轮转向汽车最优控制及闭环操纵性仿真米杜峰，闫光辉，魏朗，陈涛．(1．天津职业技术师范大学汽车与交通学院，天津300222；2．长安大学汽车学院，西安710064)[摘要]鉴于汽车正常情况下都运行在侧向加速度较小的线性工作区域，对基于线控技术的主动四轮转向汽车进行了前、后轮转角最优跟随控制器的设计和算法推导，建立了“人一车一路”闭环操纵系统模型，并进行闭环系统仿真和安全性评价。结果表明：基于最优控制的主动四轮转向汽车同时实现了减小车身质心侧偏角与跟踪期望横摆角速度

2、的控制目标，改善了车辆高速行驶下的转向响应特性；相对于传统前轮转向汽车与比例控制四轮转向汽车，基于最优控制的主动四轮转向汽车具有更好的路径跟随精度和主动安全性。关键词：主动四轮转向汽车；最优控制；闭环系统；操纵性；主动安全性OptimalControlandClosed—loopControllabilitySimulationforActiveFour—wheelSteeringVehicleDuFeng．YanGuanghui一．WeiLang&ChenTao1．SchoolofAutomobileandTransportation．nfinUniversityofTechnologyan

3、dEducation．Tianjin3002222．AutomobileSchool，Chang'anUniversity，Xi'an710064[Abstract]Inviewofthatvehiclesnormallyoperatesatlinearregionwhereitslateralaccelerationisrela—tivelysmall，theoptimaltrackingcontrollersforthesteeringanglesoffrontandrearwheelsinanactivefour—wheelsteeringvehiclearedesignedbasedo

4、nthetechnologyofcontrolbywire．amodelfor‘driver—vehicle—road’closed-loophandlingsystemisbuilt，andthesimulationandsafetyevaluationofclosed-loopsystemareconducted．There—suitsshowthattheactivefour—wheel—steeringvehicleunderoptimalcontrolcanachievethecontrolobjectiveofbothreducingthesideslipangleofvehicl

5、ecenterofmassandtrackingdesiredyawrate，andimprovethesteeringre—sponsecharacteristicsofvehicleinhigh—speeddriving．Comparedwithtraditionalfront-wheelsteeringvehicleandfour—wheelsteeringvehiclewithproportionalcontrol，theactivefour·wheelsteeringvehiclewithoptimalcontrolhashigheraccuracyinpathtrackingand

6、betteractivesafety．Keywords：activefour-wheelsteeringvehicle；optimalcontrol；closed-loopsystem；controllability；activesafety这种后轮主动转向汽车仅有一个控制输入，决定了日lJ舌它对汽车操纵稳定性的提高有限，文献[3]中也指出，仅靠后轮主动转向，很难同时实现对汽车侧偏角传统的四轮转向(four—wheelsteering，4WS)汽和横摆角速度的满意控制。车其前轮转角由驾驶员控制，后轮转角由控制器指如今，利用先进的线控转向技术使得汽车的前、令所决定，通常只能控制一个状态变量，即汽

7、车质心后轮都能主动转向，更易于实现汽车驾驶的智能辅侧偏角或横摆角速度，属于单输入单输出控制类型，助操作。由于这种全主动4WS汽车具有两个被目前实用化的4WS汽车大部分都属此类卜。由于控变量(前轮和后轮转角)，因此这种控制方案可同国家自然科学基金(50908020)和天津市高等学校科技发展基金计划项目(20110405)资助。原稿收到日期为2012年6月25日，修改稿收到Lt期为2012年9月3日。