四輪轉(zhuǎn)向汽車的動(dòng)特性及其魯棒控制研究.pdf

1、隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代汽車的速度越來越高，汽車的操縱穩(wěn)定性直接關(guān)系著乘員的人身安全，客觀上要求汽車具有更快的跟隨駕駛員指令的反應(yīng)能力，因此，四輪轉(zhuǎn)向(4WS)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)是一種對(duì)汽車的前輪轉(zhuǎn)向和后輪轉(zhuǎn)向同時(shí)進(jìn)行控制以改善轉(zhuǎn)向特性的汽車動(dòng)力學(xué)控制技術(shù)。相比傳統(tǒng)兩輪轉(zhuǎn)向汽車，四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還根據(jù)汽車當(dāng)前運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)后輪轉(zhuǎn)向進(jìn)行控制，提高了汽車轉(zhuǎn)向的瞬態(tài)響應(yīng)特性，從而增強(qiáng)了操縱穩(wěn)定性和主動(dòng)安全性。 本文在四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的

2、動(dòng)特性和控制研究上進(jìn)行探索，取得了以下成果： 首先，介紹了四輪轉(zhuǎn)向汽車的主要轉(zhuǎn)向方式并和2WS汽車進(jìn)行對(duì)比，得出其優(yōu)勢(shì)所在。建立了四輪轉(zhuǎn)向汽車的三自由度和二自由度動(dòng)力學(xué)模型，由4WS車輛的二自由度模型，推導(dǎo)出了前后輪前饋和反饋組合控制方式的四輪轉(zhuǎn)向汽車的傳遞函數(shù)和狀態(tài)空間方程。對(duì)四輪轉(zhuǎn)向汽車進(jìn)行轉(zhuǎn)向特性分析，對(duì)前輪角階躍輸入下的汽車穩(wěn)態(tài)響應(yīng)和瞬態(tài)響應(yīng)進(jìn)行了研究和分析。 其次，闡述了線性矩陣不等式(Linear Matri

3、x Inequality：LMI)的處理方法及其相關(guān)定理，并對(duì)LMI問題的求解算法進(jìn)行了簡(jiǎn)要的描述。建立了基于外界干擾的4WS線性二自由度模型。應(yīng)用H∞魯棒控制理論、輸出反饋H2/H∞混合控制理論和狀態(tài)反饋H2/H∞混合控制理論，結(jié)合LMI方法，采用零側(cè)偏角控制策略，設(shè)計(jì)出前輪轉(zhuǎn)向角比例前饋加橫擺角速度比例反饋控制來控制后輪轉(zhuǎn)向的不同的最優(yōu)控制器。參考國(guó)內(nèi)某轎車的基本參數(shù)，運(yùn)用Matlab/simulink平臺(tái)進(jìn)行仿真，并將仿真結(jié)果分別