4ws的车辆稳定性控制方法研究【字数：11020】
摘 要随着当今社会的发展和先进车辆动力学控制技术的进步，道路安全越来越受到人们的关注，为了保证行车安全，汽车的操纵稳定性也受到了重视。四轮转向技术（4WS）正是源于对高速工况下的汽车操纵稳定性和主动安全性的研究。四轮转向技术是一种可以使前后轮同时改变方向的技术，与传统的前轮转向汽车相比，四轮转向系统还将根据汽车当前的运动状态信息对后轮转向进行控制。在低速时，前后轮异相转向，这可以减小汽车的转弯半径并提高汽车的机动性和灵活性，在高速时，前后轮同相转向，这可以提高汽车的循迹能力，还可以提高汽车的操纵稳定性和主动安全性。所以在本论文中将以提高车辆的操纵稳定性为目标，对四轮转向车辆的稳定性控制方法进行研究。首先，简要介绍了本文的研究背景及意义，概括了汽车四轮转向系统的国内外研究状况，简述了本文的主要研究内容。其次，建立了线性二自由度车辆动力学模型，在MATLAB/SIMULINK平台下，对所建立的模型的有效性进行了验证。再次，对质心侧偏角和横摆角速度在不同工况下进行了比较分析，确定了质心侧偏角为零的控制目标，通过参考有关文献，了解到常用的四轮转向的控制方法有比例控制、前馈和反馈组合控制及动态补偿控制三种方法，其中，本文主要采用了比例式控制器来作为四轮转向的前馈控制器，随即在前馈控制器的基础之上，为了进一步提高控制的精度，又设计了一个PID反馈控制器，之后将前馈控制与反馈控制组合在一起，做成了一个复合结构的控制系统。然后，针对所设计的控制器，利用MATLAB/SIMULINK软件进行了控制器的建立，对控制器的有效性进行了对比分析，在仿真对比分析的过程中，主要针对前轮转向和单纯的前馈控制以及所设计的前馈加PID反馈这三个控制器进行对比，从对比的结果可以看出，最后的前馈加PID反馈复合控制的效果更好，从而证明，所设计的控制器对于提高车辆稳定性有明显效果。最后，对前文进行了总结分析。
目 录
1. 绪论..................................................................................................................................1
1.1 四轮转向系统的研究背景........................ *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
.................................................................1
1.2 国内外研究状况........................................................................................................1
1.2.1 国外研究状况............................................................................................1
1.2.2 国内研究状况............................................................................................3
1.3 本文主要研究内容....................................................................................................4
2. 四轮转向车辆动力学模型的建立与分析..........................................................5
2.1 引言............................................................................................................................5
2.2 二自由度车辆动力学模型.........................................................................................5
2.3 MATLAB/SIMULINK软件介绍................................................................................8
2.4 模型分析....................................................................................................................9
2.4.1 阶跃响应分析............................................................................................9
2.4.2 正弦响应分析..........................................................................................10
3. 四轮转向控制器研究...............................................................................................13
3.1 控制目标确定..........................................................................................................13
3.2 控制器设计..............................................................................................................13
3.2.1 控制器结构..............................................................................................13
3.2.2 前馈控制器..............................................................................................14
3.2.3 反馈控制器..............................................................................................15
3.3 控制器的仿真分析..................................................................................................15
3.3.1 高速工况..................................................................................................15
3.3.2 低速工况..................................................................................................19
4. 总结................................................................................................................................22
目 录
1. 绪论..................................................................................................................................1
1.1 四轮转向系统的研究背景........................ *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
.................................................................1
1.2 国内外研究状况........................................................................................................1
1.2.1 国外研究状况............................................................................................1
1.2.2 国内研究状况............................................................................................3
1.3 本文主要研究内容....................................................................................................4
2. 四轮转向车辆动力学模型的建立与分析..........................................................5
2.1 引言............................................................................................................................5
2.2 二自由度车辆动力学模型.........................................................................................5
2.3 MATLAB/SIMULINK软件介绍................................................................................8
2.4 模型分析....................................................................................................................9
2.4.1 阶跃响应分析............................................................................................9
2.4.2 正弦响应分析..........................................................................................10
3. 四轮转向控制器研究...............................................................................................13
3.1 控制目标确定..........................................................................................................13
3.2 控制器设计..............................................................................................................13
3.2.1 控制器结构..............................................................................................13
3.2.2 前馈控制器..............................................................................................14
3.2.3 反馈控制器..............................................................................................15
3.3 控制器的仿真分析..................................................................................................15
3.3.1 高速工况..................................................................................................15
3.3.2 低速工况..................................................................................................19
4. 总结................................................................................................................................22
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