基于多Agent的車輛底盤集成控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著信息技術的發(fā)展和對車輛行駛安全要求的提高，底盤控制功能元件數(shù)目與日俱增，并行作用的子控制系統(tǒng)之間的相互影響甚至沖突不可避免。因此需集成這些子系統(tǒng)以提高車輛總體安全性、舒適性和操縱性能，但是傳統(tǒng)的集中式或分層監(jiān)督式的集成控制框架缺乏靈活性和可擴展性。
　　 本文將車輛底盤控制看成復雜的分布式實時控制問題，基于多Agent的建模和控制器組織方法，提出包括主動轉向(ASC)、驅動力矩主動分配(ADC)、主動制動控制(ABC)、AB

2、S/ASR和主動懸架(ASUS)在內的底盤集成控制框架；并建立包括后輪主動轉向和主動制動控制的底盤集成控制系統(tǒng)的控制器硬件在環(huán)仿真平臺。論文主要內容及創(chuàng)新成果包括：
　　 1．采用分布式問題求解方法，根據(jù)操縱穩(wěn)定性和車輛縱向動力學控制的目標以及各控制單元的物理分布，將復雜底盤控制問題分解為ASC、ADC、ABC和ABS/ASR等子控制系統(tǒng)；基于高魯棒性和抗干擾性能的滑?？刂苹蚰：？刂扑惴?，分別設計這些子系統(tǒng)的控制器；并采用M

3、atlab/Simulink仿真環(huán)境，對所設計的子控制器逐個進行仿真試驗。結果表明所設計的控制器能夠獨立工作，實現(xiàn)各自預期的車輛動力學控制目標：①ASC控制器在側向加速度不很大時，能夠實現(xiàn)良好的橫擺角速度跟蹤和橫向操縱穩(wěn)定性；②ADC和ABC在極限轉向工況下仍能實現(xiàn)橫向操縱穩(wěn)定性，其中ADC適合于加速工況，而ABC更適合于減速工況，且ABC的控制效果更顯著；③ABS/ASR能夠實現(xiàn)預期的制動防抱死/驅動防滑功能。
　　 2．基于

4、多Agent的控制器組織方法，先將相對獨立、自治的車輛底盤子控制器ASC、ADC、ABC和ABS/ASR描述成局部控制器Agent，然后采用協(xié)調機制，設計協(xié)調對象來組織這些局部控制器Agent，建立基于多Agent的車輛底盤集成控制框架?；贛atlab/Simulink，建立該集成控制框架的仿真試驗平臺，用于研究控制框架和算法在各種操縱情形特別是橫向操縱臨界穩(wěn)定狀態(tài)下的性能，以及控制系統(tǒng)中有子控制器失效時的性能。研究表明：①基于多Ag

5、ent的自下而上的控制器組織方法能夠成功地用于底盤子控制器的集成，在實現(xiàn)控制系統(tǒng)總體控制目標的同時保持子控制系統(tǒng)的自治性，并且集成控制可繼承子控制系統(tǒng)具有的魯棒性等經典控制性能；②基于多Agent的底盤集成控制框架使得原本十分復雜的控制問題被分解成為相對簡單的子控制問題，當獲得各個子控制器的解之后很容易得到全局控制的聯(lián)合輸出；③協(xié)調控制機制比傳統(tǒng)的監(jiān)督控制靈活，很容易通過設計備用的附加協(xié)調規(guī)則，避免因個別子控制器失效導致整個集成控制系統(tǒng)

6、失效。
　　 3．將模糊滑模控制和H∞魯棒控制兩種算法相結合，設計以提高行駛平順性為目標的主動懸架控制器ASUSR，仿真試驗表明該控制算法對模型參數(shù)的變化具有較強的魯棒性，且控制效果優(yōu)于單獨采用模糊滑模控制或H∞魯棒控制的主動懸架。依據(jù)主動懸架力對車輛操縱穩(wěn)定性的影響關系，提出基于模糊滑?？刂频闹鲃討壹芸刂破鰽SUSH，以提高車輛操縱穩(wěn)定性。
　　 4．在基于多Agent的集成底盤控制框架中增添主動懸架控制器ASUSR和

7、ASUSH模塊，提出行駛平順性控制和操縱穩(wěn)定性控制協(xié)調工作的底盤集成控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了底盤集成控制框架的一個擴展?？刂葡到y(tǒng)設計過程和仿真試驗可得到以下結論：①集成控制框架是按照自下而上的方式設計的，其中的協(xié)調對象考慮了局部控制器的意圖或請求，因此低層的控制器Agent能夠方便地增加到協(xié)調控制系統(tǒng)中，或者從中刪除，這體現(xiàn)了控制框架的靈活性和可擴展性；②當ASUSH和ASUSR協(xié)調工作時，對提高車輛操縱穩(wěn)定性的輔助效果明顯，減輕了ASC、AD

8、C和ABC的工作負荷，而且在提高操縱穩(wěn)定性的同時不影響ASUSR改善車輛平順性的效果，包括主動懸架在內的底盤集成控制的總體性能比無主動懸架的集成控制更佳。
　　 5．以主動后輪轉向和ABC子控制器的集成為例，采用飛思卡爾HCS12單片機和嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ，設計基于多Agent的底盤集成控制系統(tǒng)的控制器原型；然后基于Matlab/Simulink/dSPACE與該控制器原型，建立集成控制的控制器硬件在環(huán)仿真試驗平臺