毕业论文-四轮转向车辆横向稳定性模糊控制仿真研究

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1、长沙理工大学硕士学位论文四轮转向车辆横向稳定性模糊控制仿真研究姓名：周丽申请学位级别：硕士专业：载运工具运用工程指导教师：吴义虎20090401摘要四轮转向(FourwheelSteering，4wS)技术是改善汽车横向稳定性的有效手段之一，论文以四轮转向车辆为研究对象，对其控制策略进行研究。主要内容包括：1．考虑到轮胎的非线性因素，采用“魔术公式”轮胎模型，设计“魔术公式"轮胎侧向力求解模块，绘制轮胎侧偏角、侧向力、垂直载荷三者之间的关系曲线。通过轮胎模块和车体模块的连接建立了完整的车辆模型。2．对前轮转向(FrontWheelSteering，FWS)车辆和前、后轮转

2、角比例控制的四轮转向车辆(4wS)在低速、高速两种工况时的阶跃响应输出进行仿真分析，从理论上分析了低速时四轮转向车辆稳态横摆角速度增益大于相同情况下前轮转向车辆而高速时正好相反的原因。考虑到质心侧偏角在实际车辆运行过程中不易测量，选用横摆角速度作为论文的主要控制变量。为保证驾驶员操纵感觉不发生较大的变化，选用了应用比较普遍的二自由度前轮转向车辆稳态横摆角速度和零质心侧偏角作为参考模型输出变量。3．由于模糊控制适用于非线性系统，具有较强的鲁棒性，模糊控制器设计不要求很精确的被控对象数学模型，本文依据模糊控制理论，以横摆角速度和参考横摆角速度之间的误差及误差变化率为模糊控制器

3、的输入变量，以后轮转角变化量为输出变量，和前馈控制器～起构成后轮转角控制器，在不同车速和前轮转角输入下进行仿真分析，验证了控制策略的有效性。4．对后轮转角实施控制，控制策略要受到轮胎侧向力饱和特性的影响，论文通过采用与直接横摆力矩控制(DirectYawmomentControl，DYC)相结合的控制策略，设计了模糊横摆力矩控制器，并在高速时对线性和非线性两种车辆模型进行仿真分析，验证了控制策略的有效性。结果表明，设计的模糊后轮转角控制器以及与DYC结合设计的横摆力矩模糊控制器对改善四轮转向车辆高速横向稳定性是可行的，同时也验证了模糊控制不仅在非线性领域控制效果明显，而且

4、在线性控制领域也同样适用。关键词：四轮转向；轮胎非线性；模糊控制；直接横摆力矩控制；横向稳定性；仿真分析ABSTRACTFourwheelSteering(4WS)technologyisoneoftheeffectiVemethodstoimprovevehiclelateralstabilityperformance．Thecontrolstrategy0f4WSisinthispaper．Themaincontentcontains：designed1-Nonlineartirefactoristakenintoaccount，andthe”magicformula

5、”tiremodelisselectedtodesignlateralforcescalculationmodule．Lateralforces、loadandtherelationshipbetweenthc}misplotted，thenthetwoslip·angle、VerticaloffreedomVehiclemodelwithfournonlinear”magjcformula”tiremodelisdegreeestablished．2．FrontwheelSteering(FWS)vehicleand4wSarecomparedatlowandhighs

6、peedcOndition，the0utputresponseareanalyzed，meanwhilethereason0fthesteadystategainofyawrateof4WSisgreaterthanFWSVehicle’satlowspeedandOppOsiteathighspeedaregiVenbytheoreticalanalysis．Yawrateandsideslipan91eareimportantVariableindicatingtheperformance0f4WS．Consideringthesideslipangleisnotea

7、syt0measure．YawrateisselectedasthemainVariable．InOrdertOensurethefeeling0fdriVingchangelitter．TheFWS’steadystategainofyawrateasreferencedmodel0utput，meanwhilesettingsideslipan91ezerO．suitableforcontr01nonlinearsystems3．Consideringthefuzzycontrolwhichisandhasstronger