《基於驅動力矩和轉向角分岔的汽車駕駛穩定區域研究》是依託吉林大學，由施樹明擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於驅動力矩和轉向角分岔的汽車駕駛穩定區域研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：施樹明
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
汽車在驅動和轉向聯合工況下失穩的動力學本質特徵問題以及集成控制的動力學判據問題，仍缺乏完整的理論研究，尤其缺乏對驅動力矩和轉向角定義的汽車駕駛穩定區域的相關研究。 本項目根據車身及輪胎力學特性在縱向、側向、橫擺、俯仰和側傾中的內在聯繫，建立汽車驅動轉向穩定性分析模型；利用非線性方法分析驅動和轉向耦合作用下的平衡點、分岔和混沌特徵；利用遺傳算法和非線性規劃方法進行組合最佳化，求解耦合分岔點，確定汽車駕駛穩定區域；並以汽車駕駛穩定區域為基礎，提出驅動和轉向控制系統的前饋+反饋控制結構。 本項目將揭示汽車驅動和轉向耦合分岔的動力學機理，提出汽車駕駛穩定區域的確定方法，設計新型控制結構，擴大汽車駕駛穩定區域和狀態穩定區域，為汽車操縱穩定性集成控制和安全輔助駕駛系統設計提供動力學依據。
結題摘要
汽車操縱穩定性是保證汽車行駛安全的重要性能，通過集成控制提高汽車操縱穩定性是當下的學術和工程研究熱點。本課題運用非線性動力學分析方法研究車輛在驅動和轉向聯合工況下的動力學本質及穩定性控制策略問題。 本項目針對研究問題，建立了包含驅動力矩的五自由度平面運動模型，建立了以縱向速度、側向速度、橫擺角速度和前後車輪的旋轉角速度為狀態變數的五自由度方程，並基於Matlab/Simulink進行了仿真驗證，同時基於ARM Cortex-M4核心的模型車進行實車試驗，驗證了五自由度模型的有效性；利用遺傳算法和擬牛頓法相結合的混合算法求解了五自由度系統的平衡點，確定了汽車駕駛穩定區域；並以汽車駕駛穩定區域為基礎，提出了驅動和轉向控制系統的“前饋+反饋”控制結構；基於五自由度車輛模型分別進行了驅動工況和發動機制動工況下的車隊穩定時距預測，得到了前車與跟隨車初始車速差與固定時距之間的對應關係；基於微分平坦理論研究車輛的集成控制，分析了車輛在不同線形的道路上行駛或行駛速度不同時控制器的期望輸入和介入強度問題。同時開展了半掛車操縱穩定性研究，建立了雙半掛汽車列車的運動學模型，基於Matlab/Simulink驗證了模型的正確性；提出了一種基於Ｋ均值聚類分析的車輛橫向穩定性判別方法，通過建立包括主動力矩控制的雙掛汽車列車模型提高了雙掛汽車列車橫向穩定性及行駛安全性。 本項目為汽車驅動和轉向聯合工況下轉向穩定性分析和控制策略研究提供了系統和完整的非線性動力學分析方法和理論依據。
