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1、長沙理工大學(xué)碩士學(xué)位論文四輪轉(zhuǎn)向車輛橫向穩(wěn)定性模糊控制仿真研究姓名：周麗申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：載運工具運用工程指導(dǎo)教師：吳義虎20090401摘要四輪轉(zhuǎn)向(FourwheelSteering，4wS)技術(shù)是改善汽車橫向穩(wěn)定性的有效手段之一，論文以四輪轉(zhuǎn)向車輛為研究對象，對其控制策略進行研究。主要內(nèi)容包括：1．考慮到輪胎的非線性因素，采用“魔術(shù)公式”輪胎模型，設(shè)計“魔術(shù)公式"輪胎側(cè)向力求解模塊，繪制輪胎側(cè)偏角、側(cè)向力、垂直載荷三者之間的關(guān)系曲線。通過輪胎模塊和車體模塊的連接建立了完整的車輛模型。2．對前輪轉(zhuǎn)向(FrontWheelSteering，F(xiàn)WS)車輛和前、后輪轉(zhuǎn)
2、角比例控制的四輪轉(zhuǎn)向車輛(4wS)在低速、高速兩種工況時的階躍響應(yīng)輸出進行仿真分析，從理論上分析了低速時四輪轉(zhuǎn)向車輛穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益大于相同情況下前輪轉(zhuǎn)向車輛而高速時正好相反的原因?？紤]到質(zhì)心側(cè)偏角在實際車輛運行過程中不易測量，選用橫擺角速度作為論文的主要控制變量。為保證駕駛員操縱感覺不發(fā)生較大的變化，選用了應(yīng)用比較普遍的二自由度前輪轉(zhuǎn)向車輛穩(wěn)態(tài)橫擺角速度和零質(zhì)心側(cè)偏角作為參考模型輸出變量。3．由于模糊控制適用于非線性系統(tǒng)，具有較強的魯棒性，模糊控制器設(shè)計不要求很精確的被控對象數(shù)學(xué)模型，本文依據(jù)模糊控制理論，以橫擺角速度和參考橫擺角速度之間的誤差及誤差變化率為模糊控制器
3、的輸入變量，以后輪轉(zhuǎn)角變化量為輸出變量，和前饋控制器～起構(gòu)成后輪轉(zhuǎn)角控制器，在不同車速和前輪轉(zhuǎn)角輸入下進行仿真分析，驗證了控制策略的有效性。4．對后輪轉(zhuǎn)角實施控制，控制策略要受到輪胎側(cè)向力飽和特性的影響，論文通過采用與直接橫擺力矩控制(DirectYawmomentControl，DYC)相結(jié)合的控制策略，設(shè)計了模糊橫擺力矩控制器，并在高速時對線性和非線性兩種車輛模型進行仿真分析，驗證了控制策略的有效性。結(jié)果表明，設(shè)計的模糊后輪轉(zhuǎn)角控制器以及與DYC結(jié)合設(shè)計的橫擺力矩模糊控制器對改善四輪轉(zhuǎn)向車輛高速橫向穩(wěn)定性是可行的，同時也驗證了模糊控制不僅在非線性領(lǐng)域控制效果明顯，而且
4、在線性控制領(lǐng)域也同樣適用。關(guān)鍵詞：四輪轉(zhuǎn)向；輪胎非線性；模糊控制；直接橫擺力矩控制；橫向穩(wěn)定性；仿真分析ABSTRACTFourwheelSteering(4WS)technologyisoneoftheeffectiVemethodstoimprovevehiclelateralstabilityperformance．Thecontrolstrategy0f4WSisinthispaper．Themaincontentcontains：designed1-Nonlineartirefactoristakenintoaccount，andthe”magicformula
5、”tiremodelisselectedtodesignlateralforcescalculationmodule．Lateralforces、loadandtherelationshipbetweenthc}misplotted，thenthetwoslip·angle、VerticaloffreedomVehiclemodelwithfournonlinear”magjcformula”tiremodelisdegreeestablished．2．FrontwheelSteering(FWS)vehicleand4wSarecomparedatlowandhighs
6、peedcOndition，the0utputresponseareanalyzed，meanwhilethereason0fthesteadystategainofyawrateof4WSisgreaterthanFWSVehicle’satlowspeedandOppOsiteathighspeedaregiVenbytheoreticalanalysis．Yawrateandsideslipan91eareimportantVariableindicatingtheperformance0f4WS．Consideringthesideslipangleisnotea
7、syt0measure．YawrateisselectedasthemainVariable．InOrdertOensurethefeeling0fdriVingchangelitter．TheFWS’steadystategainofyawrateasreferencedmodel0utput，meanwhilesettingsideslipan91ezerO．suitableforcontr01nonlinearsystems3．Consideringthefuzzycontrolwhichisandhasstronger
