模糊pid汽车四轮转向控制仿真研究(附件)【字数：10675】
摘 要车辆技术在现如今的社会之中的发展越来越快，具体表现在它的速度上，由于这个交通事故也变得更多了。所以车辆的安全性以及乘坐的舒适性变得异常的重要了。车辆的操纵稳定性控制原理和控制策略的研究也是势在必得的，车辆的主动安全性和操纵稳定性都能被四轮转向系统所改善。所以我通过Matlab来进行四轮转向汽车操纵稳定性的动态仿真,分析了它的控制参数与转向的稳态和瞬态响应特性的影响,建立了汽车的非线性动力学模型和2自由度的车辆理想模型。且寄予能够方便的学习操纵稳定性的基础特质，所以对简化的汽车模型来研究。 并且在模糊 PID 控制器的基点上创建对理想模型的跟踪控制，达到对汽车质心侧偏角与横摆角速度值对理想值有着极好的追踪。仿真结果证明,与现有的控制系统来比较,所提出的基于模糊的控制器的性能更好,可以极大地提高了车辆的安全性,平衡性。
目 录 第一章 绪论 1
1.1选题背景及意义 1
1.2四轮转向研究现状 1
1.2.1四轮转向国外研究现状 2
1.2.2四轮转向国内研究现状 2
1.3本论文主要研究内容 3
第二章 车辆动力学模型 4
2.1二自由度的汽车模型的运动微分方程 4
2.2 理想的二自由度汽车四轮转向模型 8
第三章 MATLAB /SIMULINK及CARSIM介绍 10
3.1MATLAB 简介 10
3.2 MATLAB 的使用 10
3.2.1编程环境 10
3.2.2处理能力 10
3.2.3图形处理 11
3.3SIMULINK介绍 11
3.4CARSIM介绍 11
第四章 模糊PID控制系统的建立 12
4.1 PID 控制算法简介 12
4.2模糊PID控制器的设计 12
4.3模糊PID控制器的参数选择 12
4.4 模糊PID控制规则的建立 13
第五章 仿真试验与结果分析 15
5.1 利用Carsim与Matlab/Simulink 进行联合仿真 15
5.1.1 计算参数并进行仿真 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
15
5.2仿真结果分析 19
结束语 20
致 谢 21
参考文献 22
第一章 绪论
1.1选题背景及意义
由于汽车技术的快速进步,车辆的主动安全性能标准也是被人们所看重了,车辆的操纵稳定性则理所当然的变为探讨车辆的要点。汽车操作稳定性能、转向灵巧性和驾驶者的办事力度和办事效率也会被转向系统的优劣所直接影响,这样子驾驶车辆的安危也就与操纵稳定性有着极大的关系，从而汽车设计的要点便是转向系的规划。因为一般的车辆进行改变方向需要驾驶者来操纵,以此令前轮的转动来完成,所以转向轮必会是前轮。汽车方向随着前轮进行转动后而变化,后轮未转向会和车辆的前行方向形成了差别,形成了偏离角,之后会出现转弯力,形成偏转。所以,后轮的转动是由于前轮转动发生之后才着手进行的,车辆的转动方向会增大,稳定能力会很差。
因为如今的车辆速度变得更加的快了,所以车辆上乘员的性命安全与车辆的操作稳定性相联系,因此需要加强汽车的应变机制,所以就有了4WS技术,它现在可以被看作一个非常好的方法用在加强汽车的操纵稳定性。进而,利用四轮转动技术,前轮与后轮会实行逆向位转向,拐弯半径会变小,车辆的灵动性能会得到加强这是在较低速的时候。
如今四轮转向手段的探讨重点于前后轮转角的控制论点的探讨和车辆全新手段调和上,如今的控制论点还有着模糊控制理论的调和。由中国的情形来说,因为中国的车辆工业进度上是比较慢的,所以对四轮转向技术的探究方面和研发程度都不太充足,可现在选取四轮转向已经是一种趋势了,因此中国的不少大学都是开始探讨四轮转向技术。典型线性2自由度模型是本篇文章所选择来参照的,对于帮助了解四轮转向技术供给了理论上的论点。
1.2四轮转向研究现状
在车辆的制造以来,车辆改变方向的重要手段就是前轮的转向。因为道路的行驶舒适度进展,和车辆工业的进步,和老百姓平日生活改善,车辆的操纵稳定性现在是备受瞩目的，它的存在是基于确保汽车的的行驶安全这个目标之上的。前轮转向是以前车辆普遍使用的转向方式,这种转向的方式的关键是要依着于驾驶者通过方向盘,使前轮的转动来进行操作车辆的运行方向。转向响应慢,回转的半径比较大,转向时过于笨重这种情况是在传统的前轮转向车辆在低速情况下;出现车辆的稳定性不是特别的好等等劣势的地方则是出现在高速情况下。而四轮转向比起这个传统的转向方式，上述的问题就何以减少许多了，甚至在有些方面可以大大的避免，4WS技术可以说是一个非常有效的解决手段来加强汽车的操纵稳定性,所以这个技术一定能够进行宽泛的运用。
1.2.1四轮转向国外研究现状
四轮转向系统在七十年代的末期国外就已经着手进行研究了,即不改变前轮转向为基点,运用装备操纵后轮的转向角。来提升汽车在快速运行时候的操纵稳定性,加强了在一个比较低的速度的时候操纵灵便性,供给了小半径回转等许多好的性能。
YOUNGH.CHO和KIM就研究了四轮转向系统的优良规划,且在四轮转向的基本上提议了2种新的四轮转向系统的规划形式,且以此对比了现如今的四轮转向系统和最优化四轮转向系统,在这2个进行设计的系统之中，第一个系统的目的是要有达到极限的稳定性,而其次的系统即因为这个来效仿最优化的四轮转向系统的响应。他们提出的规划形式在理论上还是比较可行的。
还有些国外的学者他们提出了把前馈和后馈控制概括在一起的体系,令它可以伴随运算得到偏转移动速率第一个用前馈控制,第二个则用反馈控制,这2个拟定上是能够彼此单独存在的。正是有这些学者提出新的理论，一直在对这方面进行研究，有着各种各样的新思维，对这个新技术有了很大的推动力。
从大体上来讲,国际上在了解四轮转动的时候,大部分情况下还是线性2自由度模型来替代汽车模型。国外对这方面的研究起步很快的，起步点也是很高的，毕竟汽车在他们发展下已经有了百年的历史。对车辆这方面的研究很是有心得，并且对4WS这方面也有了几十年的研究，已经得到了许多的研究成果。例如各个国际上的大公司都已经制作出了许多4WS系统，虽然在原理之上都是不尽相同，可是研究的目的都是一样的，不同的原理说明通向最后的终点有许多方法，很有潜力。一个新的技术的开展，必定会引起学者的大力研究。
目 录 第一章 绪论 1
1.1选题背景及意义 1
1.2四轮转向研究现状 1
1.2.1四轮转向国外研究现状 2
1.2.2四轮转向国内研究现状 2
1.3本论文主要研究内容 3
第二章 车辆动力学模型 4
2.1二自由度的汽车模型的运动微分方程 4
2.2 理想的二自由度汽车四轮转向模型 8
第三章 MATLAB /SIMULINK及CARSIM介绍 10
3.1MATLAB 简介 10
3.2 MATLAB 的使用 10
3.2.1编程环境 10
3.2.2处理能力 10
3.2.3图形处理 11
3.3SIMULINK介绍 11
3.4CARSIM介绍 11
第四章 模糊PID控制系统的建立 12
4.1 PID 控制算法简介 12
4.2模糊PID控制器的设计 12
4.3模糊PID控制器的参数选择 12
4.4 模糊PID控制规则的建立 13
第五章 仿真试验与结果分析 15
5.1 利用Carsim与Matlab/Simulink 进行联合仿真 15
5.1.1 计算参数并进行仿真 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
15
5.2仿真结果分析 19
结束语 20
致 谢 21
参考文献 22
第一章 绪论
1.1选题背景及意义
由于汽车技术的快速进步,车辆的主动安全性能标准也是被人们所看重了,车辆的操纵稳定性则理所当然的变为探讨车辆的要点。汽车操作稳定性能、转向灵巧性和驾驶者的办事力度和办事效率也会被转向系统的优劣所直接影响,这样子驾驶车辆的安危也就与操纵稳定性有着极大的关系，从而汽车设计的要点便是转向系的规划。因为一般的车辆进行改变方向需要驾驶者来操纵,以此令前轮的转动来完成,所以转向轮必会是前轮。汽车方向随着前轮进行转动后而变化,后轮未转向会和车辆的前行方向形成了差别,形成了偏离角,之后会出现转弯力,形成偏转。所以,后轮的转动是由于前轮转动发生之后才着手进行的,车辆的转动方向会增大,稳定能力会很差。
因为如今的车辆速度变得更加的快了,所以车辆上乘员的性命安全与车辆的操作稳定性相联系,因此需要加强汽车的应变机制,所以就有了4WS技术,它现在可以被看作一个非常好的方法用在加强汽车的操纵稳定性。进而,利用四轮转动技术,前轮与后轮会实行逆向位转向,拐弯半径会变小,车辆的灵动性能会得到加强这是在较低速的时候。
如今四轮转向手段的探讨重点于前后轮转角的控制论点的探讨和车辆全新手段调和上,如今的控制论点还有着模糊控制理论的调和。由中国的情形来说,因为中国的车辆工业进度上是比较慢的,所以对四轮转向技术的探究方面和研发程度都不太充足,可现在选取四轮转向已经是一种趋势了,因此中国的不少大学都是开始探讨四轮转向技术。典型线性2自由度模型是本篇文章所选择来参照的,对于帮助了解四轮转向技术供给了理论上的论点。
1.2四轮转向研究现状
在车辆的制造以来,车辆改变方向的重要手段就是前轮的转向。因为道路的行驶舒适度进展,和车辆工业的进步,和老百姓平日生活改善,车辆的操纵稳定性现在是备受瞩目的，它的存在是基于确保汽车的的行驶安全这个目标之上的。前轮转向是以前车辆普遍使用的转向方式,这种转向的方式的关键是要依着于驾驶者通过方向盘,使前轮的转动来进行操作车辆的运行方向。转向响应慢,回转的半径比较大,转向时过于笨重这种情况是在传统的前轮转向车辆在低速情况下;出现车辆的稳定性不是特别的好等等劣势的地方则是出现在高速情况下。而四轮转向比起这个传统的转向方式，上述的问题就何以减少许多了，甚至在有些方面可以大大的避免，4WS技术可以说是一个非常有效的解决手段来加强汽车的操纵稳定性,所以这个技术一定能够进行宽泛的运用。
1.2.1四轮转向国外研究现状
四轮转向系统在七十年代的末期国外就已经着手进行研究了,即不改变前轮转向为基点,运用装备操纵后轮的转向角。来提升汽车在快速运行时候的操纵稳定性,加强了在一个比较低的速度的时候操纵灵便性,供给了小半径回转等许多好的性能。
YOUNGH.CHO和KIM就研究了四轮转向系统的优良规划,且在四轮转向的基本上提议了2种新的四轮转向系统的规划形式,且以此对比了现如今的四轮转向系统和最优化四轮转向系统,在这2个进行设计的系统之中，第一个系统的目的是要有达到极限的稳定性,而其次的系统即因为这个来效仿最优化的四轮转向系统的响应。他们提出的规划形式在理论上还是比较可行的。
还有些国外的学者他们提出了把前馈和后馈控制概括在一起的体系,令它可以伴随运算得到偏转移动速率第一个用前馈控制,第二个则用反馈控制,这2个拟定上是能够彼此单独存在的。正是有这些学者提出新的理论，一直在对这方面进行研究，有着各种各样的新思维，对这个新技术有了很大的推动力。
从大体上来讲,国际上在了解四轮转动的时候,大部分情况下还是线性2自由度模型来替代汽车模型。国外对这方面的研究起步很快的，起步点也是很高的，毕竟汽车在他们发展下已经有了百年的历史。对车辆这方面的研究很是有心得，并且对4WS这方面也有了几十年的研究，已经得到了许多的研究成果。例如各个国际上的大公司都已经制作出了许多4WS系统，虽然在原理之上都是不尽相同，可是研究的目的都是一样的，不同的原理说明通向最后的终点有许多方法，很有潜力。一个新的技术的开展，必定会引起学者的大力研究。
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