低速行驶车辆的非线性系统建模及控制-控制理论与应用.PDFVIP

第22卷第5期 控 制 理 论 与 应 用 Vo1．22No．5 2005年 l0月 ControlTheory Applications Oct．20o5 文章编号：1000—8152(2005)05—0814—06 低速行驶车辆的非线性系统建模及控制 宾 洋，李克强，连小珉 (清华大学 汽车安全与节能国家重点实验室，北京 100084) 摘要：针对低速行驶工况下的车辆 StopandGo(起一停)巡航控制系统，本文推导其纵向行驶的非线性动力学 方程 ．在此基础上采用精确线性化变换将非线性系统转化为线性可控正则型，并对此正则型设计一种跟踪控制器， 实现了车辆低速甚至起一停工况的加速度精确跟踪 ． 关键词 ：非线性系统；精确线性化；跟踪控制 中图分类号 ：U27 文献标识码：A Modelingandcontrolofnonlinearsystemsfor vehicularstop-na d-gocruiseconrtol BIN Yang，LIKe—qiang，LIAN Xiao—min (StateKeyLaboratoryofAutomotiveSafetyandEnergy，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China) Abstract：A nonlinearequationofvehiclelongitudinaldynamicsisdeducedfor血elow-speedvehiculra stop-nad-gocruise controlsystems．Basde ontheqeuation，na exactlinearizationtransfomr ationisutilizedtoconverthtenonlinearsystem intoafin· earocntrollablenormalform ，nadatrackingcontrolalgorithm isnivestigatedforthisnoiTllalofrm tokeepmoreprecies accelera- tionrtackingonthelow-speedorstop-nad-goconditions． Keywords：nonlinera systems；exactlinearization；trackingcontrol l 引言 (Introduction) 型匹配控制)系统．FritzA，SchiehlenW 在其文献[3] 具有 StopandGo功能的车辆 自适应巡航控制 中提出了一种四状态变量的状态空间车辆模型，并 (adaptivecruisecontro1)系统是针对拥挤的城市交通 采用反馈线性化方法实现非线性系统的精确线性 工况而设计的一种符合驾驶员驾驶行为特性的自动 化，但其所建立的车辆模型将发动机输出转矩简化 辅助驾驶系统．它能够根据当前车辆的行驶状况以 线性函数，并忽略了液力变矩器的影响． 及外界环境的变化，自适应控制车与车之间的相对 基于以上的研究工作 ，本文有针对性的建立低 距离和相对速度，从而有效降低驾驶员的工作压力， 速工况下的包括发动机、液力变矩器的动力传动系 增加道路的交通流量，提高汽车行驶的安全性能，是 统以及车辆行驶受力的动力学方程，然后采用反馈 更先进的自适应巡航控制系统． 线性化技术对此非线性动力学方程进行研究，并给 作为ACC系统关键环节的加速度跟踪控制，由 出一种加速度控制器的设计 ，最后通过仿真计算验 于在低速行驶工况下，发动机经常在节气门开度