高速車輛縱橫向動力學耦合控制研究.pdf

1、本論文以國家自然科學基金項目(No.50475064)和重慶市自然科學基金項目(No.8366)為背景，針對智能車輛系統(tǒng)的控制問題，在對車輛進行動力學分析的基礎上，考慮車輛縱橫向主要耦合因素，建立了相應的縱橫向耦合的非線性動力學模型；設計了一種綜合考慮縱橫向耦合效應的耦合控制器；利用計算機仿真技術，對高速車輛縱橫向耦合動力學控制系統(tǒng)進行了控制仿真研究，使車輛中心保持在正常行駛路線上，并保持與前行車輛的安全間距，以便對高速行駛車輛的車速和

2、轉向的變化進行更精確地控制，提高高速車輛行駛的主動安全性，協(xié)調性，為構建汽車轉向、動力控制平臺以及智能交通平臺提供理論基礎。本文的主要研究內容有：分析了車輛動力學系統(tǒng)的結構特點，識別和描述了三種使得縱橫向相互影響的耦合效應：動力學耦合、輪胎力耦合、重量轉移耦合。建立了以縱向速度、橫向速度、橫擺角速度、車輪轉速和滑移率/滑轉率為狀態(tài)變量的考慮各種耦合效應的縱橫向耦合非線性動力學分析模型。根據車輛縱橫向控制的目標，對縱橫向控制策略進行了研究

3、，提出了基于固定車間距離的縱向控制策略和基于駕駛員單點預瞄的橫向控制策略。采用滑模變結構控制和動態(tài)表面控制的方法，設計了一種包含三種耦合效應的縱橫向耦合控制器，以補償各種耦合效應對高速車輛控制系統(tǒng)動態(tài)響應的影響。通過計算機仿真，對所設計的耦合控制系統(tǒng)與非耦合控制系統(tǒng)的控制性能進行比較，對耦合控制系統(tǒng)由于縱、橫向耦合補償作用而引起的系統(tǒng)性能的改善進行評價。針對不同的車速、載荷、附著情況進行計算機仿真實驗，研究控制系統(tǒng)的動態(tài)響應特性，進一步