《車輛轉向制動性能容錯穩定性控制機理研究》是依託東南大學，由殷國棟擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：車輛轉向制動性能容錯穩定性控制機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：殷國棟
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
關注高速行駛車輛關鍵機構突發失效（爆胎、油門或制動失效等）時的轉向制動瞬態（脈衝式）動力學物理特性，提煉影響整車動力學與運動學系統操縱過程中的關鍵模型參數（質量分配係數、制動力分配係數等）；針對不同的突發失效事件表現出不同的系統動力學特性，構造具有多種故障模型的模型集與控制器集合；分析車輛瞬態失穩時的動力學行為特徵，迅速分類錯輸入與錯輸出變數，根據對應的模型估計器與切換邏輯獲取動態冗餘可靠性模型，切換到對應的控制器或重新調整控制器參數進行自適應重構控制，實現線上快速解決車輛瞬態失穩，使得車輛系統具備較強的容錯能力並保證車輛的安全性。.本項目通過硬體在環仿真和實車試驗驗證具有強非線性特性（脈衝式故障）的車輛轉向制動系統動力學模型集，容錯穩定性控制性能以及多種線上突發故障的實時反饋控制效果，為研究下一代無人駕駛智慧型車輛的關鍵技術提供理論依據和方法。
結題摘要
本項目以四輪獨立驅動純電動汽車為研究對象，建立整車動力學與運動學的關鍵模型參數，分析多種故障模型的模型集和控制器，提出多種針對不同模型估計器的實時切換自適應重構控制策略，建立了硬體在環仿真平台，設計了新型四輪獨立驅動全地形純電動汽車並進行了實車試驗的控制驗證。與申請書的預期成果相比，超額完成了項目任務。主要取得了一些成果： 1、提出一種新的估計車輛側向輪胎力與質心側偏角的方法，通過互動式多模型濾波來融合輪轂驅動電動汽車的車載多感測器數據，同時使用多模型自動適應車輛行駛工況來實時提高估計精度。為凸顯車輛動力學模型的非線性與未建模動態特徵，對非線性濾波如擴展式卡爾曼與無跡式卡爾曼算法分別在互動式多模型濾波估計器中進行比較與研究，仿真結果證明提出的互動式多模型濾波參數估計器能準確的估計車輛動力學控制需要的側向輪胎力與車輛質心側偏角等關鍵車輛參數。 2、設計了一種變增益魯棒直接橫擺力矩控制器，通過調度參數的變化設計出主動具有穩定性約束的魯棒變增益控制器，運用線性矩陣不等式給出變增益魯棒控制器的存在條件與求解過程，同時能將閉環系統極點配置在期望的區域內來改善控制器的動態性能。 3、基於多主體的控制器組織方法建立底盤集成控制擴展框架，使主動懸架控制器與包含主動轉向、 主動驅動/制動力矩分配的集成控制系統協調工作。結果表明局部控制器主體可方便地增加到集成控制系統中，體現了基於多主體的底盤集成控制框架的可擴展性。 4、採用雙重拓展卡爾曼濾波方法，設計車輛質量及橫擺轉動慣量與車輛狀態聯合估計的方法。採用基於球域積分法則的容積卡爾曼濾波方法，設計包含車輛輪胎側偏角、質心側偏角、輪胎垂向載荷、車輛縱向速度以及橫向速度等18個維度的非線性狀態濾波器，在聯合仿真中檢驗了狀態估計效果。 5、設計全驅動純電動汽車的魯棒控制器，將汽車兩側輪胎力產生的直接橫擺力矩作為控制輸入，套用可解決未建模和參數不確定性的μ綜合控制方法，設計的控制器性能通過具有載荷變化的兩種不同的操縱方式來驗證，結果表明全驅動純電動汽車的魯棒性得到有效提高。 6、提出了一種並聯式混合動力汽車防抱死制動系統和能量回饋制動的協調控制策略。針對防抱死制動系統的強非線性、時變特徵，設計了基於滑移率切換面的 ABS 滑模變結構控制器，該協調控制策略能在保證車輛制動穩定性的同時有效地提高制動能量的回收效率，且具有較強的魯棒性。
