三轴车辆全轮转向模型预测控制研究.pdf

汽车技术? Automobile Technology
三轴车辆全轮转向模型预测控制研究
袁磊王超史辉刘西侠2
(1.北京特种车辆研究所,北京100072;2.装甲兵工程学院,北京100072)
摘要】针对由于控制参数和外界环境不确定而导致的线性全轮转向控制器控制精度不高的问题,研究了对模型精度要
求低、能处理多约東问题和鲁棒性较好的全轮转向模型预测控制算法。构建车辆数学模型、UA轮胎模型,设计全轮转向模型
预测控制器,并选取典型工况,对比分析了基于模型预测控制的全轮转向车辆、线性控制全轮转向车辆和原双前桥转向车辆的
响应特性。结果表明:模型预测控制算法对车轮刚度摄动和外界侧风干扰具有较好的鲁棒性,车辆控制效果较好。
主题词:三轴车辆全轮转向模型预测控制轮胎刚度摄动侧风干扰
中图分类号:U461.6文献标识码:A文章编号:10003703(2017)03-0047-06
The Study of Model Predictive Control for All-wheel Steering
three-axle Vehicle
Yuan Lei, Wang Chao Shi Hui, Liu Xixia
(1. Beijing Special Vehicle Research Institute, Beijing 100072; 2. Armored Forces Engineering Institute, Beijing 100072)
[Abstract] Uncertainty of control parameters and external environment caused low accuracy of linear all wheel
steering controller, to solve this problem, we studied the model predictive control algorithm which has low precision
requirement for control model and the ability to handle multiple constraints and high robust. A model predictive controller
was designed with vehicle mathematic model and the UA tire model constructed, typical load conditions were selected to
compare thedynamic characteristics among the modelpredictive control-based all wheel steering vehicle, linear control all
wheel steering vehicle and the original double front axle steering vehicle. The results indicated that the model predictive
control algorithm has good robustness for wheel stiffness perturbation and wind disturbance and thevehiclehas good control
performance.
Key words: Three-axle vehicle, All-wheel steering, Model predictive control, Tire stiffness
perturbation, Crosswind disturbance
主要依赖于模型的精确度,即当整车质量、地面附着系
1引言
数发生变化时控制算法的鲁棒性较差?。另外,线性
当前,多轴轮式车辆发动机功率和传动系传动比能控制模型仅在车轮侧向力学特性处于线性范围时较为
够较好地满足车辆高速行驶要求,但其常遇到湿滑路面有效,但大多数情况下其特性是非线性的”。
转向和紧急避障转向工况,这些工况下车辆极易出现转
为解决控制参数精度不高,控制对象结构参数和使
向发飘、侧滑、側翻和失去转向能力的情况,这成为制约用环境不确定以及控制变量和状态变量存在实际约束
车辆行驶车速进一步提高的关键因素”。两轴车辆的的问题,很多学者加强了对滑模控制、鲁棒控制和自适
研究经验表明:全轮转向技术可有效提高车辆的高速操应控制的研究,但这些控制算法都只能部分改善控制器
纵稳定性-。
的鲁棒性,对控制器未建模参数和外界扰动的适应能力
常见的多轴车辆全轮转向多采用零质心侧偏角比依然较差,且都未能完整地将系统约東考虑在内”。
例控制,其控制器采用线性方程进行设计,其控制效果而模型预测控制具有对控制模型精度要求低、算法鲁
2017年第3期
万方数括