模糊逻辑的汽车直接横摆力矩控制仿真研究(附件)【字数：9478】
摘 要汽车在紧急情况下会发生失稳的现象。根据国内外对汽车操纵稳定性控制方法的研究现状，本文主要基于模糊逻辑原理来研究汽车行驶的安全性与稳定性。设计模糊控制器的目标是使横摆角速度可以随着预期的汽车模型输出。随着直接横摆力矩的改变横摆角速度可以得到控制,因此在研究过程中横摆力矩的控制是关键。此次将采用三自由度的汽车模型,并进行系统的测试,结果显示,模糊控制器可以有效地减小横摆角速度与理想模型之间的差距。最后通过联合仿真试验,显示本文所设计的模糊控制器对于改善汽车操纵稳定性是有效的。?
目 录
第一章 绪论 1
1.1前言 1
1.2汽车稳定性研究历史和现状 1
1.3汽车稳定性研究方法 2
1.4 研究目的和研究内容 3
第二章 汽车模型 4
2.1整车模型 4
2.2三自由度汽车理想模型 6
2.3轮胎模型 7
第三章 稳定性控制研究 9
3.1理想状态下的横摆角速度 9
3.2制动力矩分析 9
第四章 模糊控制算法 11
4.1模糊控制的原理 11
4.2模糊控制的优缺点 12
4.2.1模糊控制的优点 12
4.2.2模糊控制的缺点 12
4.3模糊控制的进展 12
4.4模糊控制器的设计 13
4.5模糊控制器参数的选择 14
4.6模糊控制规则表 15
第五章 仿真研究 17
5.1软件介绍 17
5.2仿真过程 17
5.2.1 Carsim整车模型参数确定 17
5.2.2仿真操作 18
5.3仿真结果 19
结束语 23
致 谢 24
参考文献 25
第一章 绪论
1.1前言
在学习汽车理论的时候,老师讲过汽车安全稳定的行驶是非常重要的,主要就是指汽车可以按照驾驶员的想法行驶,正确的转弯或者行驶在正确的轨道上。当遇到意想不到的情况时,汽 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
车可以应对突发的状况并且仍然可以稳定的行驶。书上讲的车辆操纵稳定性由两部分组成,分别是操纵性和稳定性。汽车的操纵性是指汽车在行驶过程中因本身的原因或是外界的干扰而出现紧急情况后能按照驾驶员预期的轨迹行驶的能力。汽车的稳定性是指汽车在受到干扰的情况下恢复到原来运动状态的能力。彼此之间是不能分开的,稳定性的好坏将决定操纵性的好坏,所以通常将两者合起来称为汽车操纵稳定性[1]。?
在汽车转弯时会出现侧滑失稳的问题,特别是在高速大转弯等紧急情况下,这时候就需要加入稳定性控制。汽车的直接横摆力矩控制是当今最具发展前景的汽车底盘控制[2]。直接横摆力矩控制就是对汽车的车轮施加制动力,产生横摆力矩,改变汽车的行驶方向,使其进入正确的轨道,让汽车重新获得稳定[3]。如果不加稳定性控制系统,则汽车将发生很大的危险，驾驶员和车上人员的人身安全问题就难以保证。因此,在这个环节中,要想获得良好的制动就要分析车轮上的制动力有多大，最后还要根据自己设计的控制算法来进行计算。?
在紧急转弯状态下的汽车的侧向加速度和横摆角速度在这时就会明显比平稳行驶时要大得多,这时候轮胎的侧向受力快要接近饱和了,其侧向力与侧偏角就是处在高度的 非线性关系下。所以稳定性的控制要能够适应非线性系统,在这里采用模糊逻辑控制，因为模糊控制有它自身独有的特征，经过多年的研究发现它对于稳定性控制系统的研究是很适用的[4]。最后利用联合仿真进行试验,并进行试验结果的进行分析。
1.2汽车稳定性研究历史和现状
在上个世纪30年代的时候，汽车稳定性控制进入了人们的视线，人们才开始对其进行系统的讨论和研究。在上个世纪50年代的时候，专家学者们建立了较为简单的车辆模型，对于汽车模型的分析也开始进行，接下来为了保证驾驶人员以及乘客的人身安全进行汽车操纵稳定性的研究和分析。在20世纪60年代的时候，研究人员开始研究控制理论，试图从控制理论中得到一些发现。但是由于当时的技术条件有限，稳定性控制理论很难直接地应用于车辆的设计中。到了20世纪70年代，由于各国进行了大量的实验和理论分析，使得汽车动力学的分析向前进了一大步。在这样的环境背景下，汽车模型与实际汽车在各个方面相差无几，能有这样的成就归结于各界专家学者的不懈努力和探究，还得益于计算机技术为适应时代变迁迅猛的发展。要运行汽车模型就要使用到计算机，它可以有效地解决实时动力学的各方面的问题，但是有一个明显的弱点就是不能解决非线性的问题。计算机模型对于分析汽车动力学性能是非常必要的，所以要建立完全数字化的汽车模型就要将数字计算机取代其他种类的计算机。
??近几年在国内，各地方的顶尖大学像清华大学、吉林大学等等这些学校中的学生教授对于汽车行驶稳定性的研究很是积极[5]。中国相关的汽车企业也在汽车稳定性控制方面有一定的研究并且和国外知名企业进行过学术问题的探讨，但是因为一些条件的限制，使得我国在这方面的研究还停留在理论的层面上，还没有更加深入的研究。
1.3汽车稳定性研究方法
现在生活水平的提高，汽车成为了大多数人家的代步工具，汽车的销售量也在逐年递增。汽车各个方面的性能如何也就成为了人们十分关心的一个问题，所以对于汽车的稳定性、操纵性和安全性的研究也就成为了当今比较火的一个话题。近年来，对汽车稳定性控制的研究，主要从三个方面展开：
（1）基于汽车－驾驶员－道路闭环系统的汽车操纵稳定性研究。在上个世纪60年代的时候，还没有考虑闭环研究，只是在开环系统方面有些专家和学者进行了一些研究，也就是对汽车—驾驶员这样一个开环控制系统进行分析，进而来求出所需要的响应特性，并对其进行分析。按照这种方法来进行研究就需要建立车辆模型，而且这个车辆模型必须是精确的。只有这样，才能得出精确的结果，这样的结果才能使人们信服，才有价值。然而，要建立准确的汽车模型就要有一定的理想假设，这些理想假设与实际情况之间存在一定的差异，所以汽车稳定性控制研究要基于汽车－驾驶员－道路闭环系统来进行。
目 录
第一章 绪论 1
1.1前言 1
1.2汽车稳定性研究历史和现状 1
1.3汽车稳定性研究方法 2
1.4 研究目的和研究内容 3
第二章 汽车模型 4
2.1整车模型 4
2.2三自由度汽车理想模型 6
2.3轮胎模型 7
第三章 稳定性控制研究 9
3.1理想状态下的横摆角速度 9
3.2制动力矩分析 9
第四章 模糊控制算法 11
4.1模糊控制的原理 11
4.2模糊控制的优缺点 12
4.2.1模糊控制的优点 12
4.2.2模糊控制的缺点 12
4.3模糊控制的进展 12
4.4模糊控制器的设计 13
4.5模糊控制器参数的选择 14
4.6模糊控制规则表 15
第五章 仿真研究 17
5.1软件介绍 17
5.2仿真过程 17
5.2.1 Carsim整车模型参数确定 17
5.2.2仿真操作 18
5.3仿真结果 19
结束语 23
致 谢 24
参考文献 25
第一章 绪论
1.1前言
在学习汽车理论的时候,老师讲过汽车安全稳定的行驶是非常重要的,主要就是指汽车可以按照驾驶员的想法行驶,正确的转弯或者行驶在正确的轨道上。当遇到意想不到的情况时,汽 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
车可以应对突发的状况并且仍然可以稳定的行驶。书上讲的车辆操纵稳定性由两部分组成,分别是操纵性和稳定性。汽车的操纵性是指汽车在行驶过程中因本身的原因或是外界的干扰而出现紧急情况后能按照驾驶员预期的轨迹行驶的能力。汽车的稳定性是指汽车在受到干扰的情况下恢复到原来运动状态的能力。彼此之间是不能分开的,稳定性的好坏将决定操纵性的好坏,所以通常将两者合起来称为汽车操纵稳定性[1]。?
在汽车转弯时会出现侧滑失稳的问题,特别是在高速大转弯等紧急情况下,这时候就需要加入稳定性控制。汽车的直接横摆力矩控制是当今最具发展前景的汽车底盘控制[2]。直接横摆力矩控制就是对汽车的车轮施加制动力,产生横摆力矩,改变汽车的行驶方向,使其进入正确的轨道,让汽车重新获得稳定[3]。如果不加稳定性控制系统,则汽车将发生很大的危险，驾驶员和车上人员的人身安全问题就难以保证。因此,在这个环节中,要想获得良好的制动就要分析车轮上的制动力有多大，最后还要根据自己设计的控制算法来进行计算。?
在紧急转弯状态下的汽车的侧向加速度和横摆角速度在这时就会明显比平稳行驶时要大得多,这时候轮胎的侧向受力快要接近饱和了,其侧向力与侧偏角就是处在高度的 非线性关系下。所以稳定性的控制要能够适应非线性系统,在这里采用模糊逻辑控制，因为模糊控制有它自身独有的特征，经过多年的研究发现它对于稳定性控制系统的研究是很适用的[4]。最后利用联合仿真进行试验,并进行试验结果的进行分析。
1.2汽车稳定性研究历史和现状
在上个世纪30年代的时候，汽车稳定性控制进入了人们的视线，人们才开始对其进行系统的讨论和研究。在上个世纪50年代的时候，专家学者们建立了较为简单的车辆模型，对于汽车模型的分析也开始进行，接下来为了保证驾驶人员以及乘客的人身安全进行汽车操纵稳定性的研究和分析。在20世纪60年代的时候，研究人员开始研究控制理论，试图从控制理论中得到一些发现。但是由于当时的技术条件有限，稳定性控制理论很难直接地应用于车辆的设计中。到了20世纪70年代，由于各国进行了大量的实验和理论分析，使得汽车动力学的分析向前进了一大步。在这样的环境背景下，汽车模型与实际汽车在各个方面相差无几，能有这样的成就归结于各界专家学者的不懈努力和探究，还得益于计算机技术为适应时代变迁迅猛的发展。要运行汽车模型就要使用到计算机，它可以有效地解决实时动力学的各方面的问题，但是有一个明显的弱点就是不能解决非线性的问题。计算机模型对于分析汽车动力学性能是非常必要的，所以要建立完全数字化的汽车模型就要将数字计算机取代其他种类的计算机。
??近几年在国内，各地方的顶尖大学像清华大学、吉林大学等等这些学校中的学生教授对于汽车行驶稳定性的研究很是积极[5]。中国相关的汽车企业也在汽车稳定性控制方面有一定的研究并且和国外知名企业进行过学术问题的探讨，但是因为一些条件的限制，使得我国在这方面的研究还停留在理论的层面上，还没有更加深入的研究。
1.3汽车稳定性研究方法
现在生活水平的提高，汽车成为了大多数人家的代步工具，汽车的销售量也在逐年递增。汽车各个方面的性能如何也就成为了人们十分关心的一个问题，所以对于汽车的稳定性、操纵性和安全性的研究也就成为了当今比较火的一个话题。近年来，对汽车稳定性控制的研究，主要从三个方面展开：
（1）基于汽车－驾驶员－道路闭环系统的汽车操纵稳定性研究。在上个世纪60年代的时候，还没有考虑闭环研究，只是在开环系统方面有些专家和学者进行了一些研究，也就是对汽车—驾驶员这样一个开环控制系统进行分析，进而来求出所需要的响应特性，并对其进行分析。按照这种方法来进行研究就需要建立车辆模型，而且这个车辆模型必须是精确的。只有这样，才能得出精确的结果，这样的结果才能使人们信服，才有价值。然而，要建立准确的汽车模型就要有一定的理想假设，这些理想假设与实际情况之间存在一定的差异，所以汽车稳定性控制研究要基于汽车－驾驶员－道路闭环系统来进行。
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