汽车侧偏角估计方法比较

汽车侧偏角估计方法比较作者：林棻，赵又群，LINFen，ZHAOYou-qun作者单位：南京航空航天大学,车辆工程系,江苏,南京,210016刊名：南京理工大学学报(自然科学版)英文刊名：JOURNALOFNANJINGUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY年，卷(期)：2009，33(1)引用次数：0次参考文献(10条)1.AkitakaNDevelopmentofvehiclestabilitycontrolbasedonvehiclesideslipangleestimations20012.ShinmotoY.TakagiJ.EgawaKRoadsurfacerecognitionsensorusinganopticalspatialfilter19973.ArndtC.KaridasJ.BuschREstimatingnon-measuredvehiclestateswithanextendedlinearisedKalmanfilter2005(1)4.JoannyS.AliCVirtualsensor:Applicationtovehiclesideslipangleandtransversalforces2004(2)5.施树明.HenkLupker.PaulBremmer.JoostZuurbier基于模糊逻辑的车辆侧偏角估计方法[期刊论文]-汽车工程2005(4)6.林棻.赵又群基于遗传算法的驾驶员-汽车闭环系统行驶方向稳定性研究[期刊论文]-机械科学与技术2006(10)7.楼顺天.施阳基于MATLAB的系统分析与设计--神经网络19988.方开泰.马长兴正交与均匀设计20019.宋文尧.张牙卡尔曼滤波198810.邓自立自校正滤波理论及其应用--现代时间序列分析方法2003相似文献(10条)1.学位论文刘巍驱动工况汽车稳定性控制算法研究2004VSC(VehicleStabilityControlSystem，汽车稳定性控制系统)通过控制系统对汽车的行驶状态进行实时调整，抑制过多的不足转向和过多转向的发生，有效地提高汽车在极限工况下的侧向稳定性。目前，在国外汽车稳定性控制系统作为汽车主动安全技术已经成为研究的热点，相关产品已经开始大量的装备于中、高档轿车上。而在我国，汽车稳定性控制系统的研究刚刚起步。本文在借鉴国外研究成果的基础上，就汽车驱动转向仿真软件的开发、稳定性控制算法的研究、离线仿真和硬件在环仿真等方面进行了论述。全文共分六章。第一章为绪论。详细介绍了汽车稳定性控制系统的工作原理和结构形式，以及汽车稳定性控制系统的发展历史、现状和趋势，指出了本文研究的主要内容。第二章建了汽车驱动转向动力学仿真软件。进行汽车稳定性控制分析必须建立一个描述车辆非线性特性的车辆系统模型，因此本文在ISO坐标系下建立了考虑轮胎纵滑和侧偏的非线性GIM轮胎模型，发动机模型、传动系模型、驾驶员模型、制动系模型整车模型、辅助计算模块在内的七自由度汽车驱动转向动力学模型。应用Matlab软件编制了汽车驱动转向动力学仿真软件的Simulink模块和用户图形界面。第三章为汽车稳定性控制算法的研究。横摆角速度误差可以代表汽车的转向特性，而质心侧偏角过大时，驾驶员通过方向盘改变汽车横摆力矩的能力将降低。因此，通过分析横摆角速度和质心侧偏角对汽车横摆力矩的影响，选取横摆角速度和质心侧偏角为汽车稳定性控制系统的控制参数。采用两自由度的单轨车辆模型计算得到了横摆角速度和质心侧偏角的名义值，并且建立了横摆角速度反馈控制PID控制器、质心侧偏角反馈PID控制器和横摆角速度和质心侧偏角模糊自适应PID控制器。PID控制器计算得到汽车的目标横摆力矩。通过分析差速制动对汽车横摆力矩的影响，得到了最佳制动车轮的选取策略，以及目标制动压力的确定策略。第四章是汽车稳定性控制系统的仿真研究。针对横摆角速度反馈控制和质心侧偏角反馈控制，分别在驾驶员阶跃、单移线和正弦输入的三种工况下，进行了仿真研究；而模糊自适应PID控制考虑了驾驶员开环和闭环控制的影响，分别针对驾驶员阶跃输入和双移线输入进行了仿真研究。通过对仿真结果的比较，验证了控制算法的有效性，得到了一些具有指导意义的结论。第五章是硬件在环仿真研究。通过硬件在环仿真，进一步验证了横摆角速度反馈PID控制和质心侧偏角反馈PID控制可以有效地提高汽车的侧向稳定性，并为进一步的研究开发提供了基础。第六章对全文进行了总结并得到了结论。通过对汽车驱动转向工况下汽车稳定性控制系统的仿真研究主要得到了以下结论：1.通过汽车稳定性控制离线仿真平台对稳定性控制算法进行开发可以极大的提高开发的速度。采用Matlab软件可以快速的建立用于离线仿真和硬件在环仿真的仿真软件。2.横摆角速度和质心侧偏角是影响汽车稳定性的重要的参数，通过控制横摆角速度和质心侧偏角可以极大改善汽车的侧向稳定性。3.硬件在环仿真的应用可以大大加快汽车稳定性控制系统开发速度，通过硬件在环仿真可以进一步验证仿真模型、控制算法的正确性。2.期刊论文张小龙.吴敏.宋健.马德贵.ZhangXiaolong.WuMin.SongJian.MaDegui基于GPS的汽车横摆角速度和侧偏角工程测试方法-农业机械学报2009,40(2)面向汽车动力学控制系统产业化开发中的冬季试验和夏季试验,基于GPS技术设计了汽车横摆角速度和侧偏角工程测试系统和测试精度验证系统,并给出了具体的数据处理方法.阐述了两套系统的硬件设计、试验方法,并根据同步采集的试验数据对比分析了车身方位角、横摆角速度和侧偏角的测量精度.结果表明:测试系统定位能力较差,但横摆角速度和侧偏角测量精度与验证系统接近,满足汽车性能道路试验的要求.3.学位论文庞迪基于变结构滑模控制理论的汽车操纵稳定性控制策略研究2005本文围绕汽车操纵稳定性控制中的横摆力矩控制系统，着重讨论了汽车稳定性控制系统的滑模变结构控制的控制逻辑与控制算法，并通过仿真分析为实际汽车操纵稳定性控制系统的设计提供了理论依据。车辆稳定性控制系统是以ABS为基础发展而成的。系统主要在大侧向加速度、大侧偏角的极限工况下工作的。它利用左、右两侧制动力之差产生的横摆力矩来防止出现难以控制的侧滑现象，如在弯道行驶中因前轴侧滑而失去路径跟踪能力的驶出现象及后轴侧滑甩尾而失去稳定性的激转现象等危险工况。建立车辆模型是进行汽车操纵稳定性控制系统研究的基础，因此根据研究需要建立了整车的车辆数学模型，并利用多刚体动力学软件ADAMS建立了仿真车辆模型。通过对滑模变结构控制理论和汽车操纵稳定性理论的分析和研究，根据车辆系统的数学模型以及变结构滑模控制理论，文中建立了三种基于滑模变结构控制的汽车操纵稳定性制系统的控制逻辑和控制算法——横摆角速度滑模控制、质心侧偏角滑模控制和质心侧偏角修正滑模控制，并在冰、雪、湿滑及干燥的路面上分别进行了仿真计算。通过仿真结果着重研究了横摆角速度滑模控制和质心侧偏角滑模控制的特性；同时就质心侧偏角和横摆角速度联合滑模控制的建立提出了构思:（1）相对质心侧偏角滑模控制，横摆角速度滑模控制对于系统的非线性程度很敏感，这个特性对于高度依赖轮胎模型的控制系统是不利；（2）横摆角速度滑模控制的控制力矩相对质心侧偏角滑模控制较小，效率高；（3）质心转角过大时横摆角速度滑模控制中横摆角速度和质心侧偏角出现了“飘”点；（4）横摆角速度滑模控制中的力矩的峰值出现在质心侧偏角峰值前，时间差随速度和道路附着系数的提高而减小；（5）在横摆角速度滑模控制中车辆的横摆角速度出现响应延迟，同样对于质心侧偏角滑模控制中车辆的质心侧偏角有响应延迟现象；（6）在稳态时加入控制系统，相对横摆角速度控制，质心侧偏角控制中车辆的质心侧偏角β更小，而横摆角速度值比其要大；（7）在失去稳定性加入控制系统，相对于滑模变结构横摆角速度控制，质心侧偏角控制中的横摆角速度较小，质心侧偏角较大。这个特点与稳定时相反。同时仿真结果表明，汽车操纵稳定性控制系统可以改变稳态转向特性、提高极限工况下弯道行驶能力，提高了汽车的安全行驶性能；也表明汽车稳定性控制系统中应用滑模变结构控制理论具有良好的实用价值。4.期刊论文郭孔辉.付皓.丁海涛.GuoKonghui.FuHao.DingHaitao基于扩展卡尔曼滤波的汽车质心侧偏角估计-汽车技术2009(4)基于二自由度汽车动力学模型和轮胎模型,运用扩展卡尔曼滤波方法建立了汽车质心侧偏角估计器.利用汽车动力学仿真平台,通过仿真对比了线性轮胎模型和非线性轮胎模型的质心侧偏角估计结果.仿真结果表明,轮胎模型对于质心侧偏角估计精度至关重要,而采用非线性轮胎模型能显著提高质心侧偏角估计精度,估计结果能满足ESC控制的要求.5.学位论文陆丹基于卡尔曼滤波的汽车行驶姿态的研究2005国外已经开发了许多汽车主动安全性控制系统，这些控制系统大多是针对表征汽车行驶姿态的一些关键变量进行控制，而这些状态变量通常很难用合理的成本直接测量，这给控制算法的实用性提出了挑战。本文在汽车高速行驶时紧急避让姿态的影响因素分析的基础上，对状态估计理论在汽车行驶姿态预估上的应用进行了研究。首先结合汽车操纵动力学数学模型和MATLAB/SIMULINK软件建立二、三和八自由度的整车动力学仿真模型。针对不同的使用参数，包括车速、前轮转角和路面摩擦系数，对不同模型的仿真结果进行比较分析，说明了轮胎的侧偏角和侧偏力之间存在的非线性关系对仿真结果的影响。同时，以优尼柯轿车作为样车进行了稳态回转和角阶跃操纵稳定性实车试验，对考虑车身侧倾、轮胎非线性和横向质量转移的轴侧偏三自由度模型进行验证。然后基于验证的整车仿真模型进行了汽车高速行驶时紧急避让姿态的影响因素分析；讨论汽车设计参数，包括后轮侧倾不足转向、质心前后位置、轴距、转动惯量、侧倾阻尼、侧倾刚度和质心到侧倾轴侧倾中心距以及车轮外倾角的设置对表示汽车行驶姿态的广义坐标—横摆角速度、质心侧偏角和车身侧倾角的影响。同时讨论了上述参数对非线性轮胎侧偏力趋于饱和的危险工况时汽车行驶姿态的影响。最后在SIMULINK环境下构建卡尔曼滤波估计器预估横摆角速度、质心侧偏角和车身侧倾角。基于“魔术”公式建立双线性轮胎模型对高速大转角的“bicyclemodel”轮胎侧偏力进行修正，得到较之更准确的结果。同时建立自适应卡尔曼滤波器解决了卡尔曼滤波的发散问题。此研究工作实现了利用较容易测得状态量对较难直接测量或无法直接测量的状态量的线性最小均方误差估计，为汽车参数的测量提供了一种可行、准确、低成本的方法。6.会议论文巢凯年汽车运动变量的测试与误差1998该文分析了汽车试验中车速、侧向加速度和纵向加速度传统测试方法所存在的问题，提出了更可靠的测试上述变量的方法。在此基础上，提出了以往认为是难以测试的汽车质心和车轮侧偏角、汽车因数Ｔ．Ｂ．和汽车行驶径等汽车运动变量的测试方法并详细分析了它们的误差。7.学位论文涂志祥基于模糊控制的汽车动力学稳定性控制（VDC）研究2004汽车高速或在低附着系数路面上转向行驶时,由于受转向或外界干扰的影响,侧向附着力容易达到附着极限,使汽车丧失动力学稳定性,从而造成交通事故的发生.汽车动力学稳定性控制(VDC)可以改善汽车在这些极限情况下的操纵性和稳定性.该文根据国内外对汽车动力学稳定性控制方法的研究现状,运用模糊控制理论对汽车动力学稳定性控制进行了研究,为以后实际系统的开发提供更好的控制策略.该文首先建立了七自由度人-车闭环系统模型,并对模型进行了仿真分析与验证,为汽车动力学稳定性控制(VDC)的研究提供了正确的汽车模型;其次根据汽车动力学稳定性控制(VDC)的基本原理,指出了采用单轮制动产生附加横摆力矩来改善汽车在极限情况下的动力学稳定性控制策略;然后针对汽车动力学稳定性控制系统的非线形时变特点,采用两种鲁棒性强的控制方法对其进行了研究:第一种方法是以横摆角速度为控制变量的参数自整定模糊-PI控制;第二种方法是以横摆角速度和侧偏角为控制变量的模糊变结构控制;最后分别用这两种控制方法对汽车几种典型运行工况