基于横摆力矩分配的车辆稳定控制研究

基于横摆力矩分配的车辆稳定控制研究

摘要社会经济的飞速发展，现代化城市的不断扩大，汽车的使用也逐渐普遍进入人们的生活中。目前我国对汽车制造过程中如何更高效的控制其稳定性问题比较关注，本文主要探讨的问题是汽车横摆力矩分配车稳定性的控制研究策略，并且在高速急刹车的同时可以采用驱动力分配方法提高加速超车和紧急避障时操纵的稳定性。

关键词车辆稳定控制；横摆力矩；横摆角速度

车辆稳定系统的建立不仅增加了车辆的稳定性，同时在急速刹车的时，能够避免紧急故障发生。横摆力矩分配的车辆稳定控制的研究一直备受人们的关注，其稳定系统也可以称之为电子稳定程序、电子稳定控制系统以及横摆稳定控制系统。这种系统研究的主要原因就是为了保证人们处于危险刹车情况下，可以有效的避免事故的发生如，在山区高速公路行驶过程中转弯地方如果过来一辆急速车辆时，这时就能够更好的控制刹车程序，有力的躲避故障发生。但是这类车辆往往会在车速下降的同时降低了驾车的兴趣。为了更好地为人们提供一种新型的，符合车辆稳定性，又能够保证驾驶兴趣，本文主要从车辆系统兼顾安全和驾驶动感两方面进行分析和探讨。

1车辆稳定性控制策略

车辆稳定性研究的同时不仅要考虑到横摆运动、纵向运动和Z轴转动惯量同时还应该要注意其车身、传动系、前倾运动和侧倾运动等对车辆转向的影响。全面分析车辆稳定性控制因素，确保车辆稳定性正确研究的方向。车辆稳定控制系统除了轮速传感器，还包括了方向盘和车身横摆传感器。为了方便在实际应用中安全合理控制，文中控制系统在设置时，采用了制动踏板信号和节气门开度信号。控制系统在研究过程中会将实际横摆角速度和理想横摆角速度进行对比和分析，力求保证其高效控制系统的安全性能和优化配置。横摆角速度和理想角速度的矢量方向要保持一致，主要是为了保证稳定系统开启不受其他因素的影响，确保其稳定性分析结果的准确性。同时也是为了防止在实际运行过程能够保证其人身安全，不出现意外事故。以下是稳定控制示意图主要是针对实际横摆角度和理想横摆角度出现大的误差值时，设定某个阀值，并启动后轮差动制动：

1）稳定控制系统开启之后，如果检测到的节门位置传感器输出的电压在2.5V～4.5V之间，这种情况下就说明了驾驶员会加速行驶，车辆驱动轮两侧的大小需要启动驱动分配系统的子系统控制程序作出相应的调节。为了减小实际横摆角速度和理想横摆角速度之间存在的误差值，使得实际横摆角速度接近于理想横摆角速度，主要是通过总驱动的百分比来调节，保证驱动力分配平衡。采取的有效方式是阶梯式能够增大一侧的驱动力，然后相应地减少另一侧的驱动力。如果横摆角速度比设定的某阀值大，为了保证稳定系统的有效控制就需要将节气门关闭。同时为了恢复横摆角速度正常运行，需要对车辆的4个轮进行差动制动；

基于转矩优化分配的电动汽车横摆稳定性研究

基于转矩优化分配的电动汽车横摆稳定性研究 杨 慎１ 欧 健１ 杨鄂川２ 胡经庆１ 张 勇１ １．重庆理工大学车辆工程学院,重庆,４０００５４ ２．重庆理工大学机械工程学院,重庆,４０００５４ 摘要:以四轮轮毂电机驱动电动汽车为研究对象,针对车辆稳定性问题,提出了基于横摆角速度和质心侧偏角联合控制的横摆力矩模糊控制方法.确立了分层控制结构,上层控制器基于模糊控制理论得到控制所需的附加横摆力矩,下层控制器应用加权最小二乘方法并联合轮毂电机与液压制动系统进行力矩优化分配.实时仿真实验结果表明:联合轮毂电机与液压制动系统的优化分配控制策略有效提高了车辆的稳定性. 关键词:车辆稳定性;直接横摆力矩控制;模糊控制;力矩分配中图分类号:U４６１．６ DOI :１０．３９６９/j ． issn．１００４-１３２X．２０１７．１４．００５Research on Electric Vehicle Yaw Stabilit y Based on Tor q ue O p timum Distributions YANG Shen １ OU Jian １ YANG Echuan ２ HU Jin gq in g １ ZHANG Yon g １ １．School of Vehicle En g ineerin g ,Chon gq in g Universit y of Technolo gy ,Chon gq in g ,４０００５４２．School of Mechanical En g ineerin g ,Chon gq in g Universit y of Technolo gy ,Chon gq in g ,４０００５４ Abstract :With im p rovin g vehicle stabilit y as ob j ective ,a combination control strate gy of y aw rates and sli p an g les was desi g ned for a four in-wheel-motor driven electric vehicle based on fuzz y con-trol method．A hierarchical control structure was investi g ated ,the u pp er la y er obtained re q uired addi-tional y aw moments based on fuzz y control theor y ,while lower la y er used wei g hted least s q uares method to o p timize tor q ue distributions b y ado p tin g an in-wheel motors /h y draulic brake s y stem com-bined control strate gy ．And real-time simulation ex p eriments were carried out based on real-time sim-ulation p latform ,simulation results show that the o p timal allocation control strate gy of combined in-wheel motor and the h y draulic brakin g s y stem ma y im p rove the stabilit y of vehicles effectivel y ． Ke y words :vehicle stabilit y ;direct y aw moment control ;fuzz y control ;moment distribution 收稿日期:２０１６ ０９ １９ 基金项目:重庆市教委科学技术研究项目(KJ１６００９１１);重庆市基础与前沿研究计划资助项目(cstc２０１５j c yj A６００１０) ０ 引言 采用轮毂电机独立驱动的电动汽车,每个车 轮的转矩和驱动/制动模式独立可控.轮毂电机的转矩响应快速而精确,为提高车辆稳定性带来 了新的发展空间[ １] .目前,横摆稳定性控制研究主要集中在控制 算法设计 [２-３] 和力矩分配 [２,４] 两方面.与传统汽车 相比,执行器个数的增加使得四轮轮毂电机驱动电动汽车成为执行器冗余控制系统,为横摆力矩的产生提供了更多的可能.文献[４]利用控制分配理论将所需的横摆力矩转化为优化问题进行求解,得到考虑执行器约束和路面附着约束的四轮纵向力,实现对车辆稳定性的控制.极限工况下,由于电机执行能力的局限性,仅以电机作为执行器不能很好地保证车辆的稳定性,液压制动系统的介入可以弥补电机转矩输出不足的缺点,使得 针对电液复合作用下的稳定性控制研究具有重要意义. 鉴于此,本文提出联合电机系统与液压系统的稳定性力矩分配策略,对附加横摆力矩进行合理优化分配,以提高车辆在极限工况下的稳定性. １ 控制器设计 车辆稳定性控制主要涉及轨迹保持与稳定性控制,一般而言,轨迹可以由质心侧偏角来描述, 稳定性由横摆角速度来描述[ ５] .汽车的行驶轨迹由汽车的航向角(由横摆角和质心侧偏角组成)决定.汽车的质心侧偏角较小时,航向角主要由横摆角决定,此时车辆的实际横摆角速度可以决定汽车的稳定状态.路面附着系数越小,质心侧偏角对稳定性的影响越大,因此在低附着路面上更应严格限制车辆的质心侧偏角,以避免车辆失稳. 为提高车辆的稳定性,本文将横摆角速度和质心侧偏角作为控制变量,采用分层控制结构设计控制系统(图１):上层为运动跟踪层,基于参考 四 ４６６１四中国机械工程第２８卷第１４期２０１７年７月下半月 万方数据

稳定平台系统设计要点

技术论文学校：南京理工大学队伍：7046 指导老师：李军 成员1：雷杨成员2：陈舒思成员3：邝平作品名称：高精度稳定平台控制系统

摘要 稳定平台能够隔离载体角运动，在载体机动状态下建立稳定基准面，使安装在平台上的光电设备不会因载体运动产生的抖动和滚动而丢失目标，保证光电设备准确瞄准和跟踪目标，因此广泛应用于民用和军事领域。 设计的高精度稳定平台控制系统是以动力调谐陀螺仪为速度敏感元件，旋转变压器为角度测量元件，DSP控制器TMS320F28335为主控芯片，直流力矩电机为被控对象的闭环控制系统。根据所需关键器件的选型设计了系统的硬件电路，包括速度和角度信号采样电路、电机驱动电路、通信电路等。采用电流环和位置环的双闭环控制方式实现系统载体静止时的伺服控制；采用电流环、速度环和位置环的三闭环控制方式实现系统在载体运动时的稳定控制。以上两种控制模式下的角度控制精度都能够达到0.05mrad，载体运动时系统稳定控制模式下隔离扰动效果很好。 实测结果表明，该系统硬件结构简单，稳定性好，实时性强，具有良好的稳态和动态性能，能够满足稳定平台系统的性能要求。 关键词：稳定平台DSP 陀螺仪伺服控制

目录 1. 作品创意 (1) 2. 方案设计与论证 (1) 2.1 主控芯片的选择与论证 (2) 2.2陀螺的选择与论证 (3) 2.3 力矩电机的选择与论证 (3) 2.4 位置检测元件的选择与论证 (3) 3. 系统硬件与原理图设计 (4) 3.1 最小系统外围电路 (4) 3.2 旋转变压器-数字转换器电路 (5) 3.3 滤波采样电路 (6) 3.4 电机驱动电路 (7) 3.5 通信电路 (8) 3.6 闭锁电路 (9) 3.7 电源隔离电路 (9) 4. 软件设计与流程 (10) 4.1 主程序框架 (10) 4.2中断程序设计 (10) 5. 系统测试与分析 (13) 5.1 系统调试环境 (13) 5.2 系统静止状态下伺服控制调试结果 (13) 5.3 系统运动状态下稳定控制调试结果 (15) 6．作品难点与创新 (18) 6.1难点 (18) 6.2创新点 (18)

车辆稳定控制系统VSC

车辆稳定性控制系统VSC ---汽车主动安全新技术关键词：车辆动态稳定性控制系统、主动安全、打滑、传感器、转向不足、转向过度。 摘要：车辆动态稳定性控制系统(VSC) 是一种可在各种行驶条件下提高车辆行驶稳定性的新型主动安全体系。它是由是由VSC 控制系统、发动机电控系统、各传感器、制动控制器、油门控制器等单元构成的完整控制体系。系统的大部分元件与ABS、TCS 系统共用, 系统通过各传感器数据的输入对车辆打滑情况进行判断,然后自动介入车辆的操控, 以油门及制动控制器来修正车辆的动态，由此可迅速的将车辆于转弯过程中出现转向过度或转向不足的现象修正到原有正常路径的循迹行驶, 正文： 1 简单介绍 车辆动态稳定性控制系统(VSC) 是一种可在各种行驶条件下提高车辆行驶稳定性的新型主动安全体系。VSC 控制系统增强了制动防抱死系统(ABS)、牵引力控制系统(TCS) 以及发动机扭矩控制系统的功能, 其功能处于比ABS 和TCS 更高的控制层次统计资料显示, 在重大死亡车祸中, 约1 /6是由于车辆失控造成的; 而在车辆失控事件中,由车辆打滑造成的占到了75%。丰田VSC 系

统利用控制单元与制动系统及发动机系统相联, 随时监测车身的 动态状况, 当出现打滑现象时, 系统自动介入油门与制动的操作, 控制发动机的功率输出, 并适时对适当的车轮施加制动, 以利用有附着力的轮胎, 使车辆稳定减速, 修正车辆的动态, 使其稳 定行驶在本来的行驶路线上, 保证车辆安全。丰田公司开发的VSC (Vehicle Stability Control)车辆动态稳定性控制系统, 首见于1997 年推出的Lexus 车系中, 现已普及至Lexus 及 Toyota旗下大部分的车辆: 花冠、锐志、皇冠、佳美、霸道等等。在2007年3月新推出的锐志2.5S特别天窗版中，更是增加了VSC 系统作为其一个卖点。作为ABS、TCS (亦称TRC 驱动防滑转或ASR 加速防滑控制系统) 系统的功能扩展, 车辆动态稳定控制 系统已成为主动安全系统发展的一个重要方向。 VSC 系统在汽车高速转弯将要出现失控时, 可有效地增加汽车的稳定性, 系统通过对从各传感器传来的车辆行驶状态信息进行分析, 向制动防抱 死系统ABS、牵引力控制系统TCS 发出纠偏指令, 帮助车辆维持动态平衡, 减少事故发生。VSC 系统可使车辆在各种状况下保持最佳的稳定性, 在过度转向或不足转向的情形下作用尤为明显。 目前不同厂家对车辆稳定性控制系统的称谓不同, 如宝马公司将 其称为DSC 系统; 保时捷则称其为PSM; 本田公司称为VSA 系统。VSA 及VSC 系统与奔驰公司的VSC 均属同一类系统, 是转 向时对由制动力产生危险的汽车进行动态修正的主动安全装置。

电力系统安全稳定控制

摘要：近年来，伴随着经济社会的快速发展，电力系统规模的不断扩大使得电网体系的结构日趋复杂，电力设备单机容量逐步提高，与之相关的电力系统安全稳定问题也不断涌现。积极研究和运用先进的安全稳定控制技术不但可以使电力系统运行的可靠性大大提高，而且可以直接带来可观的经济效益。从电力系统安全稳定的相关概念入手分析了电力系统安全稳定控制的相关技术，然后就这些技术在电力系统中的实际应用进行了说明，旨在为电力部门提高安全稳定控制水平提供参考。 关键词：电力系统；安全稳定；控制技术；应用 电力作为当今社会最主要的能源，与人民生活和经济建设息息相关。供电系统如果不稳定，往往导致大面积、长时间的停电事故，造成严重的经济损失及社会影响。因此，学习电力系统安全稳定控制理论并研究适应时代发展要求的新的电力系统安全稳定控制技术对于实现当前电力资源的合理配置、提高我国现有电力系统的输电能力和电网的安全稳定运行具有十分重要的意义。 一、电力系统安全稳定控制概述 1.电力系统稳定的相关概念 电力系统的主要任务就是向用户提供不间断的、电压和频率稳定的电能。它的性能指标主要包括安全性、可靠性和稳定性。电力系统可靠性是指符合要求长期运行的概率，它表示长期连续不断地为用户提供充足电力服务的能力。安全性指电力系统承受可能发生的各种扰动而不对用户中断供电的风险程度。稳定性是指经历扰动后电力系统保持完整运行的持续性。 2.电力系统安全稳定控制模式的分类 按照信息采集和传递以及决策方式的不同，电力系统安全稳定控制模式可以分为以下几种：一是就地控制模式。在这种控制模式中，控制装置安装在各个厂站，彼此之间不进行信息交换，只能根据各厂站就地信息进行切换和判断，解决本厂站出现的问题。二是集中控制模式。这种控制模式拥有独立的通信和数据采集系统，在调度中心设置有总控，对系统运行状态进行实时检测，根据系统的运行状态制定相应的控制策略表，发出控制命令并实施对整个系统的安全稳定控制。三是区域控制模式。区域控制型稳定控制系统是针对一个区域的电网安全稳定问题而安装在多个厂站的安全稳定控制装置，能够实现站间运行信息的相互交换和控制命令的传送，并在较大范围实现电力系统的安全稳定控制。 二、电力系统安全稳定控制的关键技术

汽车电子稳定系统(ESP)

汽车电子稳定系统(ESP)( 汽车电子稳定系统或动态偏航稳定控制系统(Electronic Stability Program，ESP)是防抱死制动系统ABS、驱动防滑控制系统ASR、电子制动力分配系统EBD、牵引力控制系统TCS 和主动车身横摆控制系统AYC(Active Yaw Control)等基本功能的组合，是一种汽车新型主动安全系统。该系统是德国博世公司(B0SCH)和梅塞德斯-奔驰(MERCEDES-BENZ)公司联合开发的汽车底盘电子控制系统。 在汽车行驶过程中，因外界干扰，比如行人、车辆或环境等突然变化，驾驶员采取一些紧急避让措施，使汽车进入不稳定行驶状态，即出现偏离预定行驶路线或翻转趋势等危险状态。装置ESP的汽车能在极短的几毫秒时间内，识别并判定出这种汽车不稳定的行驶趋势，通过智能化的电子控制方案，让汽车的驱动传动系统和制动系统产生准确响应，及时恰当地消除汽车这些不稳定的行驶趋势，使汽车保持行驶路线和预防翻滚，避免交通事故的发生。 ESP系统是汽车主动安全措施的巨大突破，它通过控制事故发生的可能性来实现安全行车，使汽车在极其恶劣的行车环境中确保行驶的稳定性和安全性。 1．汽车电子稳定系统的组成 ESP在ABS和ASR各种传感器的基础上，增加了汽车转向行驶时横摆率传感器、车身翻转角速度传感器、侧加速度传感器、制动总泵中的液压力传感器和转向盘转角传感器等。其中最重要的是车身翻转角速度传感器，这种车用传感器是航天飞机和空间飞行器上使用的旋转角速度传感器的类似产品。车身翻转角速度传感器就像一个罗盘，适时地监控汽车行驶的准确姿态，监控汽车每个可能的翻转运动角速度。其他传感器则分别监控汽车的行驶速度和各车轮的速度差，监控转向盘的转动角度和汽车的水平侧向加速度，当制动发生时则监控制动力的大小和各车轮制动力的分配情况。 ESP系统包括车距控制、防驾驶员困倦、限速识别、并线警告、停车入位、夜视仪，周围环境识别、综合稳定控制和制动助力(BAS)9项控制功能。通过综合应用9种智能主动安全技术，ESP可将驾驶员对车辆失去控制的危险性降低80％左右。 ESP智能化随车微机控制系统，通过各种传感器，随时监测车辆的行驶状态和驾驶员的驾驶意图，及时向执行机构发出各种指令，以确保汽车在制动、加速、转向等状况下的行驶稳定性。

汽车电子稳定系统

汽车电子稳定系统(ESP) 汽车电子稳定系统或动态偏航稳定控制系统(Electronic Stability Program，ESP)是防抱死制动系统ABS、驱动防滑控制系统ASR、电子制动力分配系统EBD、牵引力控制系统TCS和主动车身横摆控制系统AYC(Active Yaw Control)等基本功能的组合，是一种汽车新型主动安全系统。该系统是德国博世公司(B0SCH)和梅塞德斯-奔驰(MERCEDES-BENZ)公司联合开发的汽车底盘电子控制系统。 在汽车行驶过程中，因外界干扰，比如行人、车辆或环境等突然变化，驾驶员采取一些紧急避让措施，使汽车进入不稳定行驶状态，即出现偏离预定行驶路线或翻转趋势等危险状态。装置ESP的汽车能在极短的几毫秒时间内，识别并判定出这种汽车不稳定的行驶趋势，通过智能化的电子控制方案，让汽车的驱动传动系统和制动系统产生准确响应，及时恰当地消除汽车这些不稳定的行驶趋势，使汽车保持行驶路线和预防翻滚，避免交通事故的发生。 ESP系统是汽车主动安全措施的巨大突破，它通过控制事故发生的可能性来实现安全行车，使汽车在极其恶劣的行车环境中确保行驶的稳定性和安全性。 1．汽车电子稳定系统的组成 ESP在ABS和ASR各种传感器的基础上，增加了汽车转向行驶时横摆率传感器、车身翻转角速度传感器、侧加速度传感器、制动总泵中的液压力传感器和转向盘转角传感器等。其中最重要的是车身翻转角速度传感器，这种车用传感器是航天飞机和空间飞行器上使用的旋转角速度传感器的类似产品。车身翻转角速度传感器就像一个罗盘，适时地监控汽车行驶的准确姿态，监控汽车每个可能的翻转运动角速度。其他传感器则分别监控汽车的行驶速度和各车轮的速度差，监控转向盘的转动角度和汽车的水平侧向加速度，当制动发生时则监控制动力的大小和各车轮制动力的分配情况。 ESP系统包括车距控制、防驾驶员困倦、限速识别、并线警告、停车入位、夜视仪，周围环境识别、综合稳定控制和制动助力(BAS)9项控制功能。通过综合应用9种智能主动安全技术，ESP可将驾驶员对车辆失去控制的危险性降低80％左右。 ESP智能化随车微机控制系统，通过各种传感器，随时监测车辆的行驶状态和驾驶员的驾驶意图，及时向执行机构发出各种指令，以确保汽车在制动、加速、转向等状况下的行驶稳定性。 图1是汽车电子稳定系统ESP的各种传感器及电子稳定系统ECU在轿车上的安装，其ECU 中配置了两台56kB内存的微机。ESP系统利用这两台微机和各种传感器信号不间断地监控车内电子模块、系统的工作状态和汽车的行驶姿势，比如，速度传感器每相隔20ms就会自检一次。ESP系统还通过车内电子模块之间的信号交流通信网络，充分利用防抱死制动系统ABS、制动助力系统BAS和驱动防滑控制系统ASR等的先进功能。紧急情况下，如紧张的驾驶员对制动力施加不够，制动助力系统BAS将自动增大制动力。在ESP系统出现故障不能正常工作时，ABS和ASR系统能照样工作，以保证汽车正常行驶和制动。

控制系统的稳定性分析

精品 实验题目控制系统的稳定性分析 一、实验目的 1．观察系统的不稳定现象。 2．研究系统开环增益和时间常数对稳定性的影响。 二、实验仪器 1．EL-AT-II型自动控制系统实验箱一台 2．计算机一台 三、系统模拟电路图 系统模拟电路图如图3-1 图3-1 系统模拟电路图R3=0～500K； C=1μf或C=0.1μf两种情况。 四、实验报告 1．根据所示模拟电路图，求出系统的传递函数表达式。 G(S)= K=R3/100K,T=CuF/10 2．绘制EWB图和Simulink仿真图。

精品 3．根据表中数据绘制响应曲线。 4．计算系统的临界放大系数，确定此时R3的值，并记录响应曲线。 系统响应曲线 实验曲线Matlab （或EWB）仿真 R3=100K = C=1UF 临界 稳定 （理论值 R3= 200K） C=1UF

精品 临界 稳定 （实测值 R3= 220K） C=1UF R3 =100K C= 0.1UF

精品 临界 稳定 （理论 值R3= 1100 K） C=0.1UF 临界稳定 （实测值 R3= 1110K ） C= 0.1UF

精品 实验和仿真结果 1．根据表格中所给数据分别进行实验箱、EWB或Simulink实验，并进行实验曲线对比，分析实验箱的实验曲线与仿真曲线差异的原因。 对比： 实验曲线中R3取实验值时更接近等幅振荡，而MATLAB仿真时R3取理论值更接近等幅振荡。 原因： MATLAB仿真没有误差，而实验时存在误差。 2．通过实验箱测定系统临界稳定增益，并与理论值及其仿真结果进行比较（1）当C=1uf，R3=200K(理论值)时，临界稳态增益K=2， 当C=1uf，R3=220K(实验值)时，临界稳态增益K=2.2，与理论值相近（2）当C=0.1uf，R3=1100K(理论值)时，临界稳态增益K=11 当C=0.1uf，R3=1110K(实验值)时，临界稳态增益K=11.1，与理论值相近 四、实验总结与思考 1．实验中出现的问题及解决办法 问题：系统传递函数曲线出现截止失真。 解决方法：调节R3。 2．本次实验的不足与改进 遇到问题时，没有冷静分析。考虑问题不够全面，只想到是实验箱线路的问题，而只是分模块连接电路。 改进：在实验老师的指导下，我们发现是R3的取值出现了问题，并及时解决，后续问题能够做到举一反三。 3．本次实验的体会 遇到问题时应该冷静下来，全面地分析问题。遇到无法独立解决的问题，要及时请教老师，

四轮独驱电动车横摆力矩与主动转向协调控制

四轮独驱电动车横摆力矩与主动转向协调控制 李刚，雷永强，马高峰 （辽宁工业大学汽车与交通工程学院，辽宁锦州121001） 来稿日期：2018-03-17 基金项目：国家自然科学基金青年基金项目（51305190）；国家自然科学基金项目（51675257）； 吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室开放基金项目（20120111） 作者简介：李刚，（1979-），男，辽宁朝阳人，博士研究生，副教授，主要研究方向：汽车动态仿真及控制 1 引言 汽车横摆力矩控制能够使车辆在轮胎侧向力达到临界状态下 稳定安全地行驶，而主动转向控制则能够保证车辆在轮胎处于线性 区域内的操纵稳定性，但当轮胎侧向力处于临界状态时将失去控制 作用。横摆力矩和主动转向二者在控制方面又存在耦合区。如何规 避相互之间的干扰冲突，并发挥各自的主动控制优势，已成为汽车 工程领域和科研人员研究的热点[1]。文献[2-4]应用预测控制理论进行 了主动转向和横摆力矩集成控制算法研究。文献[5-7]应用滑模变结构 控制理论进行了主动转向与横摆力矩集成控制算法的设计。文献[8-9] 将最优控制理论应用到主动前轮转向与直接横摆力矩集成控制研究中。集成控制包括集中控制与协调控制两种[10]，上述主动转向与横摆力矩集成控制属于集中控制。这些控制方法均提高了汽车操纵稳定性，但是预测控制需要更新优化，实时性相对较差；而滑模变结构控制容易出现执行器的较大波动；最优控制的不同工况下的加权矩阵难以确定，如果确定不好，也达不到“最优”。模糊控制由于鲁棒性好、控制实时性方面的优势[11]，在实际控制系统中得到了广泛的应用。给出了整车横摆力矩与主动转向协调控制原理，应用模糊控制理论设计了横摆力矩模糊控制器、主动转向模糊控制器，根据仿真实验结果设计了协调控制器，并通过CarSim 与Matlab/Simulink 联合仿真实验对控制方法进行了验证。 摘要：针对四轮独驱电动车横摆力矩与主动转向协调控制问题，论文基于模糊控制理论，进行四轮独驱电动车横摆力矩与主动转向协调控制研究。给出了整车协调控制原理，设计了横摆力矩模糊控制器、主动转向模糊控制器、协调控制器和驱动力分配器，其中协调控制器根据车速和方向盘转角分配横摆力矩控制器权重系数和主动转向控制器权重系数，驱动力分配器利用四轮驱动力矩独立可控优势采用规则分配方法分配四轮驱动力。基于CarSim 与Matlab/Simulink 联合仿真实验，选择紧急双移线工况对所研究的控制算法进行实验验证。结果表明：协调控制相对于单一横摆力矩控制或主动转向控制，更好地提高了汽车操纵稳定性。 关键词：四轮独驱电动车；横摆力矩控制；主动转向控制；协调控制；权重系数 中图分类号：TH16；U461.6文献标识码：A 文章编号：1001-3997（2018）08-0229-04 Study on Coordinated Control of Yaw Moment and Active Steering for Four-Wheel Independent Drive Electric Vehicle LI Gang ，LEI Yong-qiang ，MA Gao-feng （Automobile ＆Transportation Engineering College ，Liaoning University of Technology ，Liaoning Jinzhou 121001，China ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：For the yaw moment and active steering coordinated control for four-wheel independent drive electric vehicle ，the coordinated control method is studied based on the fuzzy control theory in this paper.The vehicle coordinated control strategy is determined.The yaw moment fuzzy controller ，active steering fuzzy controller ，coordinated control controller and drive forces distributor are designed.The coordinated control distributes the yaw moment control weight coefficient and active steering control weight coefficient based on velocity and steering wheel angle.The drive forces distributor are designed to distribute four-wheel drive torque by using the rule allocation method taking the advantage of that the four wheel drive torque are controlled independently.The control method is verified by CarSim and Matlab/Simulink co -simulation test based on emergency double line condition.The results show that the coordinated control relatives to single yaw moment control or active steering control can improve vehicle handling stability effectively. Key Woｒdｓ：Fouｒ-Wheel IndependenｔDｒive EleｃｔｒiｃVehiｃle ；Ａｃｔive Sｔeeｒing Conｔｒol ；Yａw MomenｔConｔｒol ；Cooｒdi-nａｔed Conｔｒol ；WeighｔCoeffiｃienｔMachinery Design ＆Manufacture 机械设计与制造第8期 2018年8月229 万方数据

控制系统的稳定性

3.8 控制系统的稳定性 3.8 控制系统的稳定性 稳定性是控制系统最重要的特性之一。它表示了控制系统承受各种扰动，保持其预定工作状态的能力。不稳定的系统是无用的系统，只有稳定的系统才有可能获得实际应用。我们前几节讨论的控制系统动态特性，稳态特性分析计算方法，都是以系统稳定为前提的。 3.8.1 稳定性的定义 图3.26（a）是一个单摆的例子。在静止状态下，小球处于A位置。若用外力使小球偏离A而到达A’，就产生了位置偏差。考察外力去除后小球的运动，我们会发现，小球从初始偏差位置A'，经过若干次摆动后，最终回到A点，恢复到静止状态。图3.26（b）是处于山顶的一个足球。足球在静止状态下处于B位置。如果我们用外力使足球偏离B位置，根据常识我们都知道，足球不可能再自动回到B位置。对于单摆，我们说A位置是小球的稳定位置，而对于足球来说，B则是不稳定的位置。 图 3.26 稳定位置和不稳定位置 （a）稳定位置；(b)不稳定位置 处于某平衡工作点的控制系统在扰动作用下会偏离其平衡状态，产生初始偏差。稳定性是指扰动消失后，控制系统由初始偏差回复到原平衡状态的性能。若能恢复到原平衡状态，我们说系统是稳定的。若偏离平衡状态的偏差越来越大，系统就是不稳定的。 在控制理论中，普遍采用了李雅普诺夫（Liapunov）提出的稳定性定义，内容如下： 设描述系统的状态方程为 (3.131)

式中x(t)为n维状态向量，f(x(t),t)是n维向量，它是各状态变量和时间t的函数。如果系统的某一状态,对所有时间t，都满足 (3.132) 则称为系统的平衡状态。是n维向量。当扰动使系统的平衡状态受到破坏时，系统就会偏离平衡状态，在时，产生初始状态=x。在时，如果对于任一实数，都存在另一实数，使得下列不等式成立 (3.133) (3.134) 则称系统的平衡状态为稳定的。 式中称为欧几里德范数，定义为： (3.135) 矢量的范数是n维空间长度概念的一般表示方法。 这个定义说明，在系统状态偏离平衡状态，产生初始状态以后，即以后，系统的状态将会随时间变化。对于给定的无论多么小的的球域S()，总存在另一个的球域，只要初始状态不超出球域，则系统的状态 的运动轨迹在后始终在球域S()内，系统称为稳定系统。 当t无限增长，如果满足： (3.136) 即系统状态最终回到了原来的平衡状态，我们称这样的系统是渐近稳定的。对于任意给定的正数，如果不存在另一个正数，即在球域内的初始状态，在后，的轨迹最终超越了球域S()，我们称这种系统是不稳定的。 图3.27是二阶系统关于李雅普诺夫稳定性定义的几何说明。

船舶稳定平台解决方案

船舶稳定平台解决方案 陀螺稳定平台（gyroscope-stabilized platform）利用陀螺仪特性保持平台台体方位稳定的装置。简称陀螺平台、惯性平台。用来测量运动载体姿态，并为测量载体线加速度建立参考坐标系，或用于稳定载体上的某些设备。它是导弹、航天器、飞机和舰船等的惯性制导系统和惯性导航系统的主要装置。 稳定平台作为一种安放在运动物体上的设备，具有隔离运动物体扰动的功能。稳定平台在航空航天、工业控制、军用及商用船舶中都有比较广泛的用途，例如航拍、舰载导弹发射台、船载卫星接收天线等。船舶上工作面或者平台姿态检测，船载天线稳定平台系统，会应用倾角传感器定时（较长时间）读取数值，通过计算后，对稳定平台进行校正。平台的实际运动由单片机控制外部机械装置以达到对稳定水平平台进行修正，以保证其始终处于水平状态。某些倾角传感器作为船体液压调平系统中的反馈元件，提供高精度的倾角信号。既可用于水下钻进也可用于水下开采等。 在国外，陀螺稳定跟踪装置被广泛应用于地基、车载、舰载、机载、弹载以及各种航天设备中。20世纪40年代末，为了减少车体振动对行进间射击的影响，在坦克上开始安装火炮稳定器，从50年代起，双稳定器在坦克中得到了广泛的应用。在英、美等国的先进武器系统中，基于微惯性传感器的稳定跟踪平台得到了广泛的应用，如美国的M1坦克、英国“挑战者”坦克、俄罗斯T-82坦克、英国“标枪”导弹海上发射平台和“海枭”船用红外跟踪稳定平台等，都采用了不同类型的稳定跟踪平台。美国海军采用BEI电子公司生产的QRS-10型石英音叉陀螺，研制出WSC-6型卫星通讯系统的舰载天线稳定系统，工作12万小时尚未出现故障；Honeywell公司以红外传感器平台稳定为应用背景，研制的以GG1320环形激光陀螺为基础的惯性姿态控制装置，很好的满足了稳瞄跟踪系统的要求。美军配装的Honeywell公司采用激光陀螺技术研制的自行榴弹炮组件式方位位置惯性系统(MAPS6000) ，在工作时可连续提供高精度的方位基准、高程、纵摇、横摇、角速率、经度和纬度输出，性能大大高于美军MAPS系统规范的要求。在导弹制导方面，俄罗斯的X-29T、美国的“幼畜”AGM-65、以色列的“突眼”等成像制导导引头中，都采用了陀螺稳定跟踪平台。在机载设备中，陀螺稳定平台在机载光-电火控系统和机载光电侦察平台中也得到极其广泛的应用，美国、以色列、加拿大、南非、法国、英国、俄罗斯等国家都已研制出多种型号产品装备部队。如以色列的ESP-600C型无人机载光电侦察平台采用两轴平台，其方位转动范围360o×N、俯仰+10o----10o、最大角速度50o/s、最大角加速度60o/s2，其稳定精度达到15μrad，所达精度代表了国际先进水平。 国内对陀螺稳定平台的研究起步较晚，20世纪80年代开始研制瞄准具稳定平台，而90 年代初才开始陀螺稳定平台的研制。虽有不少单位，如北京电子3所、长春光机所、中科院成都光电所、西安应用光学研究所、华中光电技术研究所和清华大学等都在开展该应用领域的研究工作，但在稳定跟踪平台技术的研究上与国外相比仍有较大差距，由于惯性元件的技术不过关，成本较高，致使该项技术的研究始终没有取得突破性的进展。 一、船用红外/可见光陀螺稳定平台 近年来，随着精密机械、电子技术、数字信号处理技术和模式识别技术的飞速发展，陀螺伺服稳定跟踪系统的性能也有了很大的提高。陀螺伺服稳定跟踪系统，其主要任务是完成

车身稳定控制系统相关知识

汽车稳定控制系统相关知识 电子稳定控制系统概念 汽车电子稳定控制系统是车辆新型的主动安全系统，是汽车防抱死制动系统(ABS)和牵引力控制系统(TCS)功能的进一步扩展，并在此基础上,增加了车辆转向行驶时横摆率传感器、测向加速度传感器和方向盘转角传感器，通过ECU 控制前后、左右车轮的驱动力和制动力，确保车辆行驶的侧向稳定性。 该系统由传感器、电子控制单元（ECU）和执行器三大部分组成，通过电子控制单元监控汽车运行状态，对车辆的发动机及制动系统进行干预控制。典型的汽车电子稳定控制系统在传感器上主要包括4个轮速传感器、方向盘转角传感器、侧向加速度传感器、横摆角速度传感器、制动主缸压力传感器等，执行部分则包括传统制动系统(真空助力器、管路和制动器)、液压调节器等，电子控制单元与发动机管理系统联动，可对发动机动力输出进行干预和调整。 这套系统主要对车辆纵向和横向稳定性进行控制，保证车辆按照驾驶员的意识行驶。电子稳定控制系统的基础是ABS制动防抱死功能，该系统在汽车制动情况下轮胎即将抱死时，一秒内连续制动上百次，有点类似于机械式“点刹”。如此一来，在车辆全力制动时，轮胎依然可以保证滚动，滚动摩擦的效果比抱死后的滑动摩擦效果好，且可以控制车辆行驶方向。

另一方面该系统会与发动机ECU协同工作，当驱动轮打滑时通过对比各个车轮的转速，电子系统判断出驱动轮是否打滑，立刻自动减少节气门进气量，降低发动机转速从而减少动力输出，对打滑的驱动轮进行制动。这样便可以减少打滑并保持轮胎与地面抓地力之间最合适的动力输出，此时无论怎么给油，驱动轮都不会发生打滑现象。 该系统在保证车辆横向稳定性方面体现在当系统通过转角传感器、横向加速度传感器及轮速传感器的信号发现车辆发生了转向不足或过度时，系统会控制单个或是多个车轮进行制动，来调整汽车变换车道或在过弯时的车身姿态，使汽车在变换车道或是过弯时能够更加的平稳而安全。 目前，世界范围内主要供应电子稳定控制系统的供应商有六家，分别是博世、天合、电装、爱信精机、大陆、京西重工（收购了德尔福底盘系统公司），众厂家的系统也基本都是从这几家采购而来，再冠以不同的名字。不过，即使是同一系统在不同车型上的功能也会有不同，这里我们只说最基本的功能。

四轮转向车辆直接横摆力矩的模糊PID控制研究

四轮转向车辆直接横摆力矩的模糊PID 控制研究 刘春辉,孟亚东,张伯俊,付燕荣 (天津职业技术师范大学汽车与交通学院,天津300222) Fuzzy PID Cont rol of Four w heel St eering w ith Direct Yaw moment LIU Chun hui,MENG Ya dong,ZHANG Bo jun,FU Yan rong (Scho ol of A utomobile and T r anspor tatio n,T ianjin U niv ersity of T echnolog y and Educatio n,T ianjin 300222,China) 摘要:引入轮胎魔术公式,建立了四轮转向车辆的三自由度非线性动力学模型。将四轮转向与直接横摆力矩相结合,以车辆横摆角速度为控制变量,设计了模糊PID 控制器。利用M atlab/Simulink 工 具,将此控制器应用于非线性四轮转向车辆动力学模型进行了仿真。 关键词:四轮转向;直接横摆力矩;操纵稳定性;模糊PID 控制 中图分类号:U 463.42;T P391.9 文献标识码:A 文章编号:1001 2257(2010)11 0045 03收稿日期:2010 07 19 基金项目:天津职业技术师范大学科研启动项目(KYQD10005) Abstract:The M agic Fo rmula w as adopted to set up the no nlinear four w heel steering dynamic model of vehicle.Choosing the yaw velocity as co n tro l v ariables,four w heel steering and direct yaw mom ent integrated fuzzy PID co ntro ller is de signed.Sim ulation o n the no nlinear four w heel steering vehicle w ith integr ated contr oller in M at lab/Simulink softw are environment w as descr ibed. Key words:four w heel steering;direct yaw mom ent control;handling stability;fuzzy PID co n tro l 0 引言 随着高等级公路的迅速发展,现代汽车的行驶速度越来越高,提高汽车行驶的安全性是现代汽车发展的重要内容。四轮转向和直接横摆力矩的集成控制是车辆底盘控制系统的最新发展方向,引起了 国内外学者的广泛关注。Nag ai 等[1-2]基于模型匹配方法在转向和制动的集成方面做了大量的研究工 作,提出了跟踪理想模型的横摆力矩控制策略;Es mailzadeh 等[3]比较了最优和半最优的电动汽车横摆力矩控制方案;东南大学陈南教授的课题组建立四轮转向和直接横摆力矩数学模型,并设计最优控制器进行了瞬态操纵稳定性的研究[4]。以上研究效果较好,但控制器的设计大多针对名义模型,车辆模型往往采用线性模型,考虑现实中的各种复杂因素时,控制精度将大大降低,无法保证系统的稳定性,对实际车辆很难取得满意的控制效果。 1 四轮转向汽车非线性动力学模型 三自由度四轮转向汽车动力学模型如图1所示,该车辆模型包含侧向运动、横摆运动和侧倾运 动。 图1 三自由度四轮转向汽车动力学模型 根据此模型,设m,m s 为车辆总质量和悬挂质量;v 为前进速度; 为质心侧偏角;r 为横摆角速度; 为质心侧偏角;I z z 为车辆关于横摆轴的转动惯量;I xx 为车辆关于侧倾轴的转动惯量;F y(f ,l),F y(f ,r),F y(r,l),F y(r ,r)为前左、前右、后左、后右轮的地面侧向反作用力;K ,C 为侧倾刚度和侧倾阻尼;M 为附加横摆力矩;h 为悬挂质量质心到侧倾轴的距离;l f ,l r 为质心到前后轴的距离; 为车轮外倾角;!S h 为车轮外倾角对轮胎侧偏角的影响;!S v 为 45 机械与电子!2010(11)

分布式安全稳定控制装置的应用

分布式安全稳定控制装置的应用 (1．国网江芎=省电力公司海安县供电公司，江苏南通226600；2．南京师范大学，江苏南京210000)[摘要]介绍了分布式安全稳定控制装置的基本原理和控制策略，结合实例阐述了具体的系统配置方案与控制策略的设置。结果表明，合理的控制策略可以有效提高安全稳定控制装置的运行可靠性，确保信号采集的正确性，进而保障电网安全、稳定地运行。[关键词]安稳装置；控制策略；通道配置；稳控策略近年来，为了优化能源结构、推动节能减排，实现经济可持续发展，国家大力推广特高压骨干电网以及光伏电源建设，我国的电网结构因此发生了很大变化。因多个区域电网的联系加强，一旦特高压骨干电网发生故障，将波及多个区域电网，增加了电网稳定特性的复杂度。安全稳定控制装置(以下简称“安稳装置”)是能够快速切除系统故障、确保系统稳定运行的装置。电力系统发生短路或异常运行称为电力系统的一次事故，而把可能导致电力系统失步的称为二次事故。为了防止二次事故产生的严重后果，必须装设安稳装置。当电网受到大扰动而出现紧急状态时，安稳装置能够迅速执行紧急控制措施，维持系统功角稳定、电压稳定和频率稳定，使系统恢复到正常运行状态。装设安稳装置是提高电力系统稳定性、防范电网稳定事故、防止大面积停电事故的有效措施，目前已广泛应用在全国各级目网和电厂。1 分布式安稳装置基本原理分布式安稳装置是在多年研制开发安稳装置经验的基础上，为了满足特高压互联电网稳定运行要求而研发的新一代安稳装置。分布式安稳装置既可用于特高压电网的稳定控制和大区互联电网的安全稳定控制，又可适用于区域电网和单个厂站的稳定控制，满足电力系统安全稳定控制的需要，提高对电网的驾驭能力。分布式安稳装置要采集交流电流、交流电压等模拟量信息和开关、刀闸等位置信号以及保护跳闸信号；并且为实现协调控制，还需要采集异地的线路、元件、装置等运行信息，通过采集的信息自动识别电网当前的运行方式。当系统故障时，根据判断出的故障类型(包括远方送来的故障信息)、事故前电网的运行方式及主要送电断面的潮流大小，查找存放在装置内的预先经离线稳定分析制定的控制策略表，确定应采取的控制措施及控制量，如切机、切负荷、解列、直流功率紧急调制、调机组出力、投切电抗器／电容器等。2 安稳装置控制策略以某供电公司辖区内110kV光伏电站并网为例，对安稳装置控制策略进行具体分析研究。各个变电站均采用

汽车电子稳定系统(ESP)的原理分析

汽车电子稳定系统（ESP）的原理分析 汽车电子稳定系统或动态偏航稳定控制系统(Electronic Stability Program，ESP)是防抱死制动系统ABS、驱动防滑控制系统ASR、电子制动力分配系统EBD、牵引力控制系统TCS 和主动车身横摆控制系统AYC(Active Yaw Control)等基本功能的组合，是一种汽车新型主动安全系统。该系统是德国博世公司(B0SCH)和梅塞德斯-奔驰(MERCEDES-BENZ)公司联合开发的汽车底盘电子控制系统。 在汽车行驶过程中，因外界干扰，比如行人、车辆或环境等突然变化， 驾驶员采取一些紧急避让措施，使汽车进入不稳定行驶状态，即出现偏离预定 行驶路线或翻转趋势等危险状态。装置ESP 的汽车能在极短的几毫秒时间内，识别并判定出这种汽车不稳定的行驶趋势，通过智能化的电子控制方案，让汽 车的驱动传动系统和制动系统产生准确响应，及时恰当地消除汽车这些不稳定 的行驶趋势，使汽车保持行驶路线和预防翻滚，避免交通事故的发生。 ESP 系统是汽车主动安全措施的巨大突破，它通过控制事故发生的可能性来实现安全行车，使汽车在极其恶劣的行车环境中确保行驶的稳定性和安全性。 1.汽车电子稳定系统的组成 ESP 在ABS 和ASR 各种传感器的基础上，增加了汽车转向行驶时横摆率传感器、车身翻转角速度传感器、侧加速度传感器、制动总泵中的液压力传 感器和转向盘转角传感器等。其中最重要的是车身翻转角速度传感器，这种车 用传感器是航天飞机和空间飞行器上使用的旋转角速度传感器的类似产品。车 身翻转角速度传感器就像一个罗盘，适时地监控汽车行驶的准确姿态，监控汽 车每个可能的翻转运动角速度。其他传感器则分别监控汽车的行驶速度和各车