基于阿克曼定理的四轮独立转向模糊控制算法研究.pdf

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1、基于阿克曼定理的四轮独立转向模糊控制算法研究陈国栋，王志胜(南京航空航天大学自动化学院，江苏南京210016)FuzzyControlMethodBasedonAckermannSteeringTheoremforFour——wheelIndependentSteeringCHENGuodong，WANGZhisheng(NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，InstituteofAutomation，Nanjing210016，China)摘要：基

2、于阿克曼转向定理，研究电动汽车四轮wheelsteeringandthetraditionalfour——wheelpro。独立转向系统。利用轮胎“魔术公式”建立二自由度portionalsteering．Simulationresultsindicatethat非线性模型，并提出一种基于模糊策略的方法对其thenewalgorithminthispaperiseffective．质心侧偏角进行控制。整车系统仿真的输入为左前Keywords：four—wheelindependentsteering；轮

3、车轮转角，其余3个车轮转角由模糊控制决定。Ackermannsteeringtheorem；magicformula；fuzzy质心侧偏角作为模糊控制器的输入，满足阿克曼定contro1理的3个车轮转角作为其输出，由此实现四轮独立转向的控制。仿真研究结果表明所提出算法的有效0引口性。关键词：四轮独立转向；阿克曼定理；魔术公式；目前，对四轮转向电动车的研究，一般都是研究模糊控制1／2车辆模型，建立二自由度或者三自由度，线性模中图分类号：U469．72型或者非线性模型，围绕质心侧偏角为零的控制目文献标识码：

4、A标选择各种控制策略[1]，没有考虑阿克曼转向定文章编号：1001—2257(2014)08—0026—04理。也有考虑到阿克曼转向定理，但其建立的模型Abstract：Four—wheelindependentsteering都是简单的线性模型[3]，利用的都是线性控制策systemforelectricvehiclesisstudiedbasedon略，没有考虑到轮胎的非线性特性。Ackermannsteeringtheorem．A2一DOFnonlinear在车辆二自由度非线性模型的基础上，同时满

5、steeringmodelisestablishedbasedonthetire足阿克曼转向定理，建立了整车的四轮独立转向模“型，并基于质心侧偏角利用模糊控制策略对其进行magicformula”mode1．Andanewmethodbasedonfuzzycontrolstrategyisproposedforitssideslip仿真，验证了模型的正确性和控制策略的有效性。anglecontro1．Theleftfrontwheelangleisinputto四轮电动独立转向数学模型thesimul

6、ationofvehicleSystem，andtheremaininganglesofthreewheelsaredecidedbythefuzzy1．1阿克曼定理contro1．ThesideslipangleisinputtOthefuzzy汽车在转向行驶过程中，全部车轮会绕一个瞬controllerandtheremaininganglesofthreewheels时中心点做圆周滚动L5]，如图1所示。图1中，。，whichmeetAckermantheoremareoutputtocon—，，

7、84为4个车轮的转角；a，a。，a。，a为4个车轮的侧偏角；F，F，F。，F为各个车轮产生的侧向trolfour—wheelindependentsteering．Anditscon—力；，分别为车辆纵向和横向速度；为车辆质心troleffectiscomparedwiththetraditionalfront一侧偏角；y为整车绕质心的横摆角速度；a，b分别为收稿日期：2014一O4—15质心到前后轴的距离；C为两车轮间的轴距；0为汽·26·《机械与电子》2O14(8)于阿克曼定理的四车转向的中心；d，

8、分别为转向中心到前后轴的纵—盟一一l一(5)a。一+c—7／2一o~N-t-—o2L3u向距离；f为转向中心到左后轮的横向距离。则其__!一≈一br运动几何关系为：a。3一二一o3≈一一一03(L60)a4一一。。!葡一4≈一一U一文(7／)’1．3轮胎模型&传统汽车动力学建模一般采用线性轮胎模型，一一一一，旦厂而轮胎线性模型的前提是在侧偏角非常小(小于一C—f5。)的情况下，而在侧偏角或者侧向加速度较大的情况下就需要轮胎的非线性模型来模拟