基于卡爾曼濾波的汽車eps和afs集成控制研究

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1、學(xué)校代號10532學(xué)號S12021045分類號U463.4密級公開碩士學(xué)位論文基于卡爾曼濾波的汽車EPS和AFS集成控制研究學(xué)位申請人姓名徐蒙培養(yǎng)單位機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)院導(dǎo)師姓名及職稱周兵副教授學(xué)科專業(yè)機(jī)械工程研究方向汽車動力學(xué)及控制論文提交日期2015年5月19日學(xué)校代號：10532學(xué)號：S12021045密級：公開湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文基于卡爾曼濾波的汽車EPS和AFS集成控制研究學(xué)位申請人姓名：徐蒙導(dǎo)師姓名及職稱：周兵副教授培養(yǎng)單位：機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)院專業(yè)名稱：機(jī)械工程論文提交日期：2015年5月19日論文答辯日期：20

2、15年5月24日答辯委員會主席：龔金科教授ResearchonIntegratedControlStrategyofElectricPowerSteeringandActiveFrontSteeringBasedontheKalmanFilterbyXUMengB.E.(ShandongUniversityofTechnology)2012AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinVehi

3、cleengineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorAssociateprofessorZHOUBingMay,2015湖南大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加示注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中Ｗ明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名：徐蓉日

4、期辦炸５劇曰學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)湖南大學(xué)可Ｗ將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行。檢索，可Ｗ采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文本學(xué)位論文屬于１、□。，在年解密后適用本授權(quán)書保密２、不保密＆。＇＂＂（請?jiān)冢咨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打Ｖ）、象作者簽名：蘇曰期；２〇巧年５月。曰導(dǎo)師簽名；日期；可〇。年Ｊ月日＾基于卡

5、爾曼濾波的汽車EPS和AFS集成控制研究摘要轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是駕駛員對車輛的直接操縱控制輸入裝置，它的功能將對車輛操縱穩(wěn)定性和車輛安全性產(chǎn)生重要影響。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）是從助力的角度出發(fā)，根據(jù)車速和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩等信息通過助力執(zhí)行機(jī)構(gòu)為駕駛員提供合適的轉(zhuǎn)向助力，使駕駛員的操作更方便、舒適和安全。主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（AFS）是從助轉(zhuǎn)角的角度出發(fā)，根據(jù)車速和車輛穩(wěn)定性等信息通過助轉(zhuǎn)角執(zhí)行機(jī)構(gòu)向轉(zhuǎn)向系疊加輔助轉(zhuǎn)角，輔助駕駛員操作，提高車輛穩(wěn)定性和安全性。EPS和AFS是從不同的角度提高車輛性能，因此在車輛中對這兩個(gè)系統(tǒng)的集成將會大大提

6、高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能。本文首先建立了整車動力學(xué)模型、輪胎模型、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型和主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)動力學(xué)模型，并基于以上各部分的數(shù)學(xué)模型構(gòu)建Matlab/simulink仿真模型。將其與carsim中實(shí)驗(yàn)車輛對比分析驗(yàn)證了建立的仿真模型的有效性；其次，為了得到集成控制所需要的車輛狀態(tài)和參數(shù)，介紹了卡爾曼濾波理論，從數(shù)學(xué)解析角度闡述了卡爾曼濾波理論的核心公式。利用卡爾曼濾波理論首先設(shè)計(jì)了車輛狀態(tài)觀測器，對車輛狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)。由于輪胎力是路面附著系數(shù)的非線性函數(shù)，因此采用擴(kuò)展卡爾曼濾波理論設(shè)計(jì)了路面附著系數(shù)觀測器，對路面附著系數(shù)進(jìn)行

7、估計(jì)。通過仿真和實(shí)車驗(yàn)證了上述估計(jì)的準(zhǔn)確性和有效性；然后，對電動助力轉(zhuǎn)向和主動前輪轉(zhuǎn)向子系統(tǒng)進(jìn)行單獨(dú)控制研究。基于卡爾曼觀測器對輪胎力的估計(jì)設(shè)計(jì)電動助力轉(zhuǎn)向控制，使駕駛員可以在低附著路面行駛時(shí)獲得同高附著路面相同的路感。為了給駕駛員提供適當(dāng)?shù)穆访嫘畔?，結(jié)合由擴(kuò)展卡爾曼濾波觀測器得到的路面附著估計(jì)值和車速信息制定模糊控制規(guī)則，對傳統(tǒng)電動助力電流進(jìn)行補(bǔ)償修正。選用滑?？刂圃O(shè)計(jì)了AFS車輛穩(wěn)定性控制。仿真分析驗(yàn)證了以上控制的有效性。最后，介紹系統(tǒng)集成原因，分析了EPS和AFS之間相互作用?；谳喬チ烙?jì)和路面附著估計(jì)，制定考慮了

8、路面附著的助力修正控制，解決兩者相互作用，保證AFS功能的同時(shí)，通過EPS給駕駛員提供合適路感。關(guān)鍵詞：電動助力轉(zhuǎn)向；主動前輪轉(zhuǎn)向；卡爾曼濾波；車輛狀態(tài)估計(jì)；路面附著系數(shù)估計(jì)；集成控制II碩士學(xué)位論文AbstractThesteeringsystemistheinputdeviceforthedrive