车辆横摆角速度跟踪控制仿真研究.pdf

《车辆横摆角速度跟踪控制仿真研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、《装备制造技术)2014年第8期车辆横摆角速度跟踪控制仿真研究杨胜培(湖南师范大学工程与设计学院，湖南长沙410083)摘要：采用Z-自由度车辆动力学状态方程建立了车辆横摆角速度跟踪控制模型。用横摆角速度与其期望值的差值及其变化率作为模糊控制器的输入，设计了模糊自适应PID控制器。基于模糊自适应PID控制器，进行了前轮转向阶跃输入、正弦输入仿真试验。仿真和分析结果表明，设计的模糊PID控制器可实现对参考模型横摆角速度的跟踪，车辆的操纵稳定性得到了有效改善。关键词：模糊自适应PID控制；横摆角速度；参考模型；仿真中图分类号：U469．72文献标识码：A文章编号：1672—545X(2

2、014】08—0007-05横摆角速度是汽车行驶过程中重要的状态参数的线性动力学模型，二自由度车辆模型如图1所示。之一，研究汽车稳定性控制时采用较多的是以横摆二自由度分别为横摆、侧向；侧向和横摆动力学方程角速度为控制目标的策略，或者直接或间接以车辆如下：的横摆角速度为其中的一项控制目标。文献[1】采用fm(v卢)=。cos+％基于参考模型的横摆角速度反馈控制研究车辆的稳{(1)定性，文献[2]应用车辆的横摆角速度、车辆质心的侧【Izd,，=。cos一6向速度以及车辆的前轮转角作为反馈量实现车辆横可推得车辆动力学模型为：摆角速度的跟踪控制，通过控制车辆的横摆力矩，获得期望的横摆角速度

3、值，从而提高车辆的主动安全(2)性。文献[3]采用基于理想模型跟踪的车辆横摆角速式中，度逻辑变门限值的车辆稳定性控制策略，研究开发al=(kl+k2)／IT／,／)；VSC系统ECU实现对理想横摆角速度的跟踪；文献[4】设计主动前轮转向的鲁棒性控制，采用鲁棒线性=(l一6

4、i}2)／my一1；二次型调节器求出车辆横摆角速度，根据车辆横摆∞=(ak1一bk2)／Iz；角速度的值来判断车辆的稳定性。a4=(l—b2k2)／Vx；PID控制方法简单方便、可靠性高，但鲁棒性差，bl=一1／Ftl,U；模糊控制具有适应性强，结构简单、鲁棒性强等优点b2=一akl／Iz；得到了广泛应用一。为此

5、本文对二自由度前轮转向m为整车质量；车辆模型采用模糊自适应PID控制进行仿真，以参为前轮侧向力；考模型横摆角速度为目标，对被控车辆模型跟踪参为后轮侧向力；考模型横摆角速度进行控制。仿真试验和分析表明：V为前进速度；本文所提出的仿真方法是有效的。为侧向速度；为车辆绕轴的转动惯量；1二自由度前轮转向车辆运动方程o、6为前后轮到车辆质心的距离；kl,k为前后轮侧偏刚度；假定汽车在水平路面上匀速行驶，这样可以简为前轮转向角；化成考虑质心处侧偏角及横摆角速度二自由度为车辆质心侧偏角；收稿日期：2014—05-01基金项目：湖南省教育厅科学研究资助项目(项目编号：11co81o)。作者简介：杨

6、胜培(1968一)，男，湖南岳阳人，讲师，从事车辆动力学及其控制的研究。7EquipmentManufacturingTechnologyNo．8，2014∞为车辆横摆角速度。参数进行在线修改，以满足不同e和ec时对控制参经过拉普拉斯变换，并令初始条件为零，解得横数的不同要求，从而使被控对象有良好的动、静态性摆角速度前轮转角的传递函数，并写成标准传递函能，如图2所示。数形式：从系统的稳定性、响应速度、超调量和稳态精度等方面来考虑kp，ki，k，的作用如下：每㈤=b3s+b4(3)(1)比例系数k的作用是加快系统的响应速度，提高系统的调节精度。式中，(2)积分系数的作用是消除系统的稳

7、态误差。m=mvJz；(3)微分系数的作用是改善系统的动态特性。h=【m(a2kl+bEk2)+(l2)]；c：mu(广bk：)+照；b3=一，硎1；b4=Lklk2。图2模糊自适应PID控制器结构3．1模糊自适应PlD控制器结构Y采用通用的二维模糊控制器结构，如图2所示。图1二自由度车辆动力学模型控制器输入为参考车辆模型的横摆角速度与被控车辆模型的横摆角速度的偏差e和ec偏差变化率作为2参考模型输入，输出是△、△k、Ak。通过模糊推理的方法对PID参数Ak、Ak、△k进行在线自整定，达到满足考虑转向器直接驱动前轮，参考模型选取前轮控制不同偏差和偏差变化率的要求。转角与理想驾驶特性

8、之间的关系模型为【l0j：模糊自适应PID控制器中PID采用离散PID的，：=———————了———————一O，(4‘})～0．0004s‘+0形式，其控制算法为：．036s+1式中：为一理想横摆角速度；“()一()+肮∑e(_，)+kd(5)由于本文主要研究车辆的横摆角速度，因此，主式中：要考虑参考模型的横摆角速度。{Ik--p=k+△k。3模糊自适应PlD控制器设计=：+△lkd=kd+△kd模糊控制是一个处理不确定性、非线性的有力其中K为采样序号，为采样时间，