基于輪胎力最優(yōu)分配的車輛動力學(xué)集成控制研究.pdf

1、上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文基于輪胎力最優(yōu)分配的車輛動力學(xué)集成控制研究姓名：李道飛申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：車輛工程指導(dǎo)教師：喻凡20080501上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文摘要化就可直接考慮在縱向、側(cè)向和橫擺運動之間的車輛動力學(xué)耦合，而且還具有足夠的魯棒性。對于集成控制的核心內(nèi)氍伺服環(huán)控制問題，采用無約束優(yōu)化和有約束優(yōu)化兩大類方法來將車輛穩(wěn)定控制力和力矩合理且最優(yōu)地分配到四個輪胎上。其中，無約束優(yōu)化方法在目標(biāo)函數(shù)中考慮力跟蹤誤差和控制能量，通過

2、最小化目標(biāo)函數(shù)可直接得出輪胎控制變量，在一定程度上可以考慮輪胎的約束條件。基于無約束優(yōu)化對轉(zhuǎn)向、制動和驅(qū)動的主動系統(tǒng)進(jìn)行集成控制，試驗結(jié)果表明，通過子系統(tǒng)控制動作的有機(jī)協(xié)調(diào)，集成控制可實現(xiàn)子系統(tǒng)間的功能互補(bǔ)；相對于單獨控制，通過集成控制可實現(xiàn)車輛操縱穩(wěn)定性較大程度上的提升。在主動轉(zhuǎn)向控制和縱向滑移率控制集成的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步集成前后主動橫向穩(wěn)定桿控制。試驗結(jié)果表明，采用自上而下的策略對橫向穩(wěn)定桿與轉(zhuǎn)向、制動以及驅(qū)動進(jìn)行集成，可以避免穩(wěn)定桿

3、對其它子系統(tǒng)的干擾，在一定程度上穩(wěn)定桿還可間接地改善車輛的操縱穩(wěn)定性；而基于非線性滑?？刂破鞯那昂笾鲃訖M向穩(wěn)定桿系統(tǒng)則可大幅改善車輛的側(cè)傾穩(wěn)定性。在伺服環(huán)輪胎力優(yōu)化分配方面，進(jìn)一步采用偽逆法、加權(quán)偽逆法以及符號保持二次規(guī)劃法等控制分配算法。試驗結(jié)果表明，偽逆法雖然計算效率高，但只適合在一般工況下的分配；通過權(quán)值在線調(diào)整，加權(quán)偽逆法可以很好的考慮輪胎附著條件，但是無法對輪胎執(zhí)行器物理限制進(jìn)行直接考慮。為進(jìn)一步考慮輪胎的約束條件，將輪胎路面

4、附著限制以及主動轉(zhuǎn)向／制動／驅(qū)動執(zhí)行器系統(tǒng)的限制轉(zhuǎn)化為輪胎縱向力和側(cè)向力的約束，然后采用基于符號保持二次規(guī)劃法的控制分配算法來實現(xiàn)輪胎力的最優(yōu)分配。試驗結(jié)果表明，由于符號保持二次規(guī)劃法分配算法可以直接考慮輪胎附著以及執(zhí)行器的各種限制，伺服環(huán)中分配的輪胎力更趨合理和最優(yōu)化；此外，即使在某個輪胎執(zhí)行器出現(xiàn)失效的情況下，基于符號保持二次規(guī)劃法分配算法的集成控制器仍可以將穩(wěn)定控制力分配給其它的執(zhí)行器，從而實現(xiàn)控制重構(gòu)，保證車輛的穩(wěn)定性。關(guān)鍵詞：