三轴车辆全轮转向模型预测控制研究.pdf

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1、汽车技术·AutomobileTechnology三轴车辆全轮转向模型预测控制研究袁磊1王超1史辉1刘西侠2(1一匕京特种车辆研究所，北京100072；2．装甲兵工程学院，北京100072)【摘要】针对由于控制参数和外界环境不确定而导致的线性全轮转向控制器控制精度不高的问题，研究了对模型精度要求低、能处理多约束问题和鲁棒性较好的全轮转向模型预测控制算法。构建车辆数学模型、UA轮胎模型，设计全轮转向模型预测控制器，并选取典型工况，对比分析了基于模型预测控制的全轮转向车辆、线性控制全轮转向车辆和原双前桥转向车辆的响应特性。结果表明：模型预测控制算法对车轮刚度摄动和外界侧风干扰具有较好的鲁

2、棒性，车辆控制效果较好。主题词：三轴车辆全轮转向模型预测控制轮胎刚度摄动侧风干扰中图分类号：U461．6文献标识码：A文章编号：1000—3703(2017)03—0047-06TheStudyofModelPredictiveControlforAll-WheelSteeringThree-AxleVehicleYuanLeil，WangCha01，ShiHuil，LiuXixia2(1．BeijingSpecialVehicleResearchInstitute，Beijing100072；2．ArmoredForcesEngineeringInstitute，Beijing10

3、0072)【Abstract】Uncertaintyofcontrolparametersandexternalenvironmentcausedlowaccuracyoflinearallwheelsteeringcontroller，tosolvethisproblem，westudiedthemodelpredictivecontrolalgorithmwhichhaslowprecisionrequirementforcontrolmodelandtheabilitytohandlemultipleconstraintsandhighrobust．Amodelpredicti

4、vecontrollerwasdesignedwithvehiclemathematicmodelandtheUAtiremodelconstructed，typicalloadconditionswereselectedtocomparethedynamiccharacteristicsamongthemodelpredictivecontrol—basedallwheelsteeringvehicle，linearcontrolallwheelsteeringvehicleandtheoriginaldoublefrontaxlesteeringvehicle．Theresult

5、sindicatedthatthemodelpredictivecontrolalgorithmhasgoodrobustnessforwheelstiffnessperturbationandwinddisturbanceandthevehiclehasgoodcontrolperformance．Keywords：Three—axlevehicle，All—wheelsteering，Modelpredictivecontrol，Tirestiffnessperturbation。Crosswinddisturbance1引言当前，多轴轮式车辆发动机功率和传动系传动比能够较好地满

6、足车辆高速行驶要求，但其常遇到湿滑路面转向和紧急避障转向工况，这些工况下车辆极易出现转向发飘、侧滑、侧翻和失去转向能力的情况，这成为制约车辆行驶车速进一步提高的关键因素n。，。两轴车辆的研究经验表明：全轮转向技术可有效提高车辆的高速操纵稳定性I”“。常见的多轴车辆全轮转向多采用零质心侧偏角比例控制，其控制器采用线性方程进行设计，其控制效果2017年第3期主要依赖于模型的精确度，即当整车质量、地面附着系数发生变化时控制算法的鲁棒性较差M，。另外，线性控制模型仅在车轮侧向力学特性处于线性范围时较为有效，但大多数情况下其特性是非线性的n“。为解决控制参数精度不高，控制对象结构参数和使用环境

7、不确定以及控制变量和状态变量存在实际约束的问题，很多学者加强了对滑模控制、鲁棒控制和自适应控制的研究，但这些控制算法都只能部分改善控制器的鲁棒性，对控制器未建模参数和外界扰动的适应能力依然较差，且都未能完整地将系统约束考虑在内卜”。而模型预测控制具有对控制模型精度要求低、算法鲁—．47—．袁磊，等：三轴车辆全轮转向模型预测控制研究棒性较好和能处理多约束问题等特点，在车辆发动机控制、牵引力控制和自主驾驶控制等方面得到了较多研究阻“1。因此，本文研究模型预测控