4WS汽车横摆角速度跟踪μ综合鲁棒控制.pdfVIP

第41卷第10期 机 械 工 程 学 报 Vo1.41 No.10 2005年 10月 CHINESEJOURNALOFMECHANICALENGINEERING Oct. 2005 4WS汽车横摆角速度跟 综合鲁棒控制’ 殷国栋 陈 南 李 普 (东南大学机械工程系 南京 210096) 摘要:实际汽车行驶总承担不同的载荷以及运行状态(如速度)变化，以横摆角速度跟踪反馈为控制逻辑，设计产综 合鲁棒控制器来抑制外部干扰，优化权函数，实现了传统四轮转向4WS(Four-wheelsteering)车辆控制器难于达到的 性能指标。仿真表明，所设计的4WS汽车u综合鲁棒控制器不仅可使其具有良好操纵性能鲁棒性和稳定鲁棒性， 即对外界干扰具有很好的抑制性能且不敏感于车辆参数变化，也改善了以往H,,控制器设计偏于保守的问题。 关键词:产综合 四轮转向 鲁棒控制 横摆角速度 中图分类号:TP13U463.4 充分考虑汽车参数和行驶状态如车速的摄动， 0 前言 应用结构奇异值P综合理论[[31设计4WS汽车控制 器，设计针对稳定鲁棒性和性能鲁棒性的严格要求， 主动底盘控制对汽车性能有明显的改善作用， 统一模型车辆的扰动为前轮操纵和后轮控制执行环 是现代汽车技术发展的热点之一。其中四轮转向技 节相乘性摄动，据此优化性能权函数，获得了有良 术更是提高操纵灵活和稳定安全性能的重要途径， 好性能的P综合控制器。仿真结果表明，4WS汽车 是达到高档轿车和特种车辆所要求的高操纵性能的 系统具有良好的操纵稳定性和鲁棒性，而且对外界 重要手段。对目前实用的4WS控制系统，控制方法 干扰具有较好的抑制性能。 一般可分为前后轮转角与车速定比传递函数控制、 一阶滞后及最优控制及鲁棒控制等[[1-31，较新的有本 1 四轮转向汽车动力学模型分析 质上属于模型参考控制的横摆角速度反馈控制4[[1 四轮转向控制可属于主动安全范畴，改善汽车 研究四轮转向汽车操纵稳定性可以采用两自 在恶劣环境下的行驶工况就尤为重要。汽车行驶过 由度转向模型，如图1所示，它是一个由前后两个 程中受到诸多不稳定性因素的影响，比如:载荷变 有侧向弹性的轮胎支撑于地面，具有侧向和横摆运 化、侧风干扰、路面不平、附着系数变化及刹车/ 动的2自由度线性化简单数学模型(d朴，为车体坐标 加速时轮胎侧偏特性的变化等。因而如何设计鲁棒 系;ox0Yo为大地坐标系，必为横摆角)。 性能良好的控制器成为目前研究的重点，也是四轮 转向能否解决不确定性导致汽车控制性能恶化的关 键。目前，国内外在此领域应用较普遍的鲁棒控制 方法是H2/H-控制[[21，但H二控制器存在着稳定鲁棒 性能偏于保守问题也不容忽视，这一点在控制理论 专家Doyle在创建H二控制理论时就曾经阐述过[[51 四轮转向汽车控制来说，横摆角速度跟踪控制 方案，有其注重的汽车状态量一横摆角速度的检测 图12-DOF四轮转向车辆模型 反馈容易实现的并且直接可成为车辆稳定性的关键 将悬架与转向系的侧倾转向角、侧向力转向角 判据的优点，成为近期比较受到注重的4WS控制策 和轮胎侧偏角一起，看作前后轮的综合侧偏角，其 略4[[1。但此控制策略本质上属于模型参考控制;控 数学表达式为 制器的设计综合可采用随机有哪些信誉好的足球投注网站为主要方式的多目 标优化，对车辆参数以及运行状况可能较大变化的 mV=/8 -k(f+kr)，一{(mv+4kf-4kj。十、、+kIS, 鲁棒性要求考虑不多，因此其鲁棒性能得不到保证。