八自由度四轮驱动四轮转向型车辆状态空间模型.pdfVIP

第第 卷第卷第 期期 2325 63 浙江万里学院学报 Vo1．23Vo1．25 No．No．63 年 月 浙江万里学院学报浙江万里学院学报 2012 5 年年 月月 115 JournaJournall ofof ZhejianZhejiangg WanliWanli UniversityUniversity NovemberMay 八自由度四轮驱动+四轮转向型车辆状态空间模型 李昌刚， 胡俊杰 （浙江万里学院， 浙江 宁波 315100 ） 摘 要： 文章采用纵向、侧向、横摆、侧倾及四个车轮的转动这八个自由度对四轮驱动、 四轮转向型车辆进行了非 线性建模，并采用Burckhardt 轮胎模型，运用适当的级数展开及近似技术建立了标准的非线性状态空间模型，为 以后解析研究这种模型下的控制问题提供了便利。 关 键 词： 八自由度； 四轮驱动； 四轮转向； 状态空间模型 中图分类号： U461.1 文献标识码： A 文章编号： 1671 － 2250 （2012 ）03 - 0076 - 08 [1] 汽车的安全性日益受到人们的重视 。 汽车的稳定性控制（VSC ）是汽车安全性的重要研究内容之一， 而在VSC 问题中首要的是建模问题。 目前VSC 的研究基本可以分成两种类型：一种是把车辆的模型简化 成 个自由度（质心侧偏角 横摆角速度）或 个自由度（纵向 侧向 横摆）的线性模型，之后运用成熟的 2 + 3 + + 线性状态空间理论进行设计。 这种方法剔除了 系统固有的非线性，只在侧偏角不超过 且侧向加速 VSC 4° [2] 度不超过0.4g 时才近似成立 ，因此，控制器所适用的工作区较小。 另一种是以智能控制为代表的VSC 控 制器设计，这种控制方式较依赖于样本学习数据或控制规则的选取，且当汽车在较大非线性区时（进而可 能会有和线性特性完全不同的非线性现象发生）控制规则也不易选取，实际应用时会受到一定限制。 实际 上，汽车失稳大多是在极限工况（非线性区），其质心侧偏角 一般大于 ，而此时是真正需要 能快 β 10° VSC 速进行有效控制的工作区，因此，从这个意义上来看，遵循着VSC 本身所固有的非线性本质，尤其是在紧 急情况下绝不能忽略的强非线性， 对VSC 进行合理的非线性建模和非线性控制具有重要的理论意义和 实际应用价值。 本文尝试对八自由度、四轮驱动、四轮转向型车辆进行非线性建模，并将其表示成标准的 状态方程形式，以便于以后的非线性控制器设计。 1 八自由度车辆动力学模型 本文所采用的八自由度分别为纵向 侧向 横摆 侧倾 四 + + + + 个车轮的转动，各符号含义如图 所示。 其中： 1 纵向（ 向）汽车运动： x 觶 觶 m （u-γv ）+m h γ准=F +F +F +F =