【正文】 ............................................................................................................ 6 滑模變結(jié)構(gòu)定義 ....................................................................................................... 6 滑動模態(tài)的存在性 ................................................................................................... 7 滑模運(yùn)動到達(dá)條件 ................................................................................................... 8 滑模運(yùn)動的趨近律 ................................................................................................... 9 滑?？刂频膬?yōu)點(diǎn) ................................................................................................................ 9 第三章 控制器的設(shè)計(jì) .................................................................................................................. 11 汽車線性動力學(xué)模型 ....................................................................................................... 11 汽車二自由度線性模型 ........................................................................................ 11 車輛理想?yún)⒖寄Ｐ?................................................................................................. 12 控制器設(shè)計(jì) ............................................................................................................... 13 控制器設(shè)計(jì) .............................................................................................................. 14 控制分配算法 .................................................................................................................. 16 集成控制器設(shè)計(jì) .............................................................................................................. 17 第四章 仿真結(jié)果與分析 .............................................................................................................. 18 Matlab/Simulink 仿真軟件簡介 ...................................................................................... 18 仿真結(jié)果分析 ................................................................................................................ 18 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報告紙 IV 第五章 總結(jié)與展望 ...................................................................................................................... 24 全文總結(jié) .......................................................................................................................... 24 研究展望 .......................................................................................................................... 24 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................................ 26 致謝 ................................................................................................................................................ 28 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報告紙 1 第一章 緒 論 研究意義與背景 隨著社會 節(jié)拍 的加快、交通條件的改善和 車輛 技術(shù)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)代 交通車輛 的行駛速度 得到了 很大的 提高 。盡本人所知，除了畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。因此，針對 AFS 和 DYC 集成控制方式存在的協(xié)調(diào)控制問題，本文采用了分層控制方法進(jìn)行了解決，并通過滑模變結(jié)構(gòu)控制理論分別對 AFS 和 DYC 控制器進(jìn)行了設(shè)計(jì)，從而使汽車輪胎的側(cè)向力在線性范圍時，主要通過 AFS 來實(shí)現(xiàn)期望的橫擺力矩，當(dāng)汽車輪胎的側(cè)向力超出線性范圍時，超出部分將由 DYC 來實(shí)現(xiàn)。隨著電子技術(shù)的 成熟 ，控制技術(shù)的進(jìn)步， 跟多的 的電子控制 單元 被安裝在汽車上?；诖?，四輪獨(dú)立驅(qū)動電動 輪 汽車 能 實(shí)現(xiàn)主動懸架的集成控制。 為了改善車輛操縱性 的 穩(wěn)定性和安全性 ， 近年來國內(nèi)外出現(xiàn)了一系列的AFS 和 DYC 集成控制系統(tǒng)，隨著研究的不斷深入，集成控制系統(tǒng)考慮的因素越來越多，集成度也逐漸增加。 北京理工大學(xué)的陳思忠教授研究了把輪胎的非線性和汽車動力性考慮在內(nèi)的直接橫擺力矩控制 (DYC)，以提高大側(cè)偏角和高側(cè)向加速度的操縱穩(wěn)定性和主動安全性 [11]。因此，先介紹了 現(xiàn)階段 兩種控制橫擺力矩 主要方法 。在高速時，轉(zhuǎn)向傳動比增大， 給 前輪 一負(fù)值的附加 轉(zhuǎn)向角度， 減小汽車的轉(zhuǎn)向過度，提高了汽車的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性。 第二層為執(zhí)行層，包括 附加主動前輪轉(zhuǎn)角和附加橫擺力矩的分配 ， 其中附加主動前輪轉(zhuǎn)角通過轉(zhuǎn)向電機(jī)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，而附加橫擺力矩通過約束條件下的二次規(guī)劃方法求得各個輪轂電機(jī)的驅(qū)動 /制動力大小，并分配到各個輪轂電機(jī)中 。系統(tǒng)一旦到達(dá)切換 超平面 ，控制作用將保證系統(tǒng)沿切換超平面到達(dá)系統(tǒng)原點(diǎn)，這一沿切換超平面向原點(diǎn)滑動的過程稱為滑?？刂?。 滑模運(yùn)動到達(dá)條件 如果系統(tǒng)的初始點(diǎn) x(0)不在 s(x)=0 的附近，而是在狀態(tài)空間的任何位置，此時要求系統(tǒng)必須 向滑膜 面 s(x)=0 運(yùn)動 ，在有限的時間內(nèi)到達(dá)或無限趨向于 s(x)=0，即滿足可達(dá)到性條件 ，不然系統(tǒng)無法啟動滑模運(yùn)動 [19]。 3) 冪次趨近律 100),s g n ( ＜α＜,k ＞ssks ???? () 4) 一般趨近律 ? ? 0,)s g n ( ＞sfss ?? ???? () 其中， ? ? ? ? 0,0,00 ＞ssfsf 時當(dāng) ?? 。本文將從 AFS 和 DYC 控制器各自的作用特點(diǎn)出發(fā)，針對它們的特點(diǎn)進(jìn)行分層控制結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，采用滑?？刂品椒▽?AFS 和 DYC 控制器進(jìn)行設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)的思路為：當(dāng)汽車輪胎的側(cè)向力處于線性區(qū)域時，此時主要發(fā)揮 AFS 控制器的作用；而當(dāng)汽車輪胎的側(cè)向力超出線性區(qū)域時，此時超出部分將由 DYC 控制器對其進(jìn)行補(bǔ)償。 將車輛的運(yùn)動學(xué)微分方程轉(zhuǎn)化為狀態(tài)方程，其狀態(tài)量 ? ?TrX b? ，輸入向量fu d?，這狀態(tài)方程為： BuAXX ??? () 其中， ???????22211211 aa aaA ???????22211211 bb bbB 可展開為： ?????????ffbraar braa db dbb212221111211?? () 其中， mvcca rf ???11，212 1 mvbcaca rf ???? ，zrf I bcaca ???21 , vI bcacazrf 2222 ??? mvcb f?11,zfIacb ?21 車輛理想?yún)⒖寄Ｐ? 本節(jié)會設(shè)計(jì)汽車?yán)硐雲(yún)⒖寄Ｐ?，以便將駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖轉(zhuǎn)換為操縱穩(wěn)定性意圖 ， 即期望的橫擺角速度 dr 和期望的質(zhì)心偏側(cè)角 db 。 對（ ）進(jìn)行求導(dǎo)，并結(jié)合式（ ）和（ ）可以推得系統(tǒng)靠近滑模面的時速度 ? ? ? ?? ?? ? ? ? ? ?? ?ddddd dddddddddddduuBuBBXAAACBuBuuBBuXAAXXXACuBXABuAXCXXCS?????????????????????11111)(??? () 同時為了 提高運(yùn)動品質(zhì) ，則設(shè)計(jì) 滑模變結(jié)構(gòu) 控制器的速率遵照質(zhì)數(shù)趨近律，即 ? ? 0k＞0 ,s g n 11111 ???? ?? SSKS d e s? () 式中， 1K 和 1? 為對角增益矩陣，且對角數(shù)皆為正數(shù)。 將其帶入式（ )中，可得 ? ?2222222 s g n)( SSKrIMI acrvI bcacI acbcS dzzfzfzrfzfr ?db ?????????? ?? () 最后，對式 ()進(jìn)行變換，可得滑?？刂破鞯妮斎胱兞?zM ? ? ???????? ????????? 222222 s g n)( SSKrI acrvI bcacI acbcIM dfzfzrfzfrzz ?db ? () 由上式可以看出，控制器的輸入變量 zM 中含有前后輪轉(zhuǎn)角 fd 。標(biāo)準(zhǔn)形式為： xmin ucQu TUT ?21 . ?? ????uuubuAbAueqeq () 本節(jié)采用二次規(guī)劃法，對在線性區(qū)域由改變轉(zhuǎn)向角產(chǎn)生的橫擺力矩和在非線性區(qū)域內(nèi)由改變輪胎上的縱向力產(chǎn)生的橫擺力矩進(jìn)行優(yōu)化分配。AFS 控制器和 DYC 控制器則是根據(jù)駕駛意圖與理想狀態(tài)的差值來對車輛狀態(tài)進(jìn)行補(bǔ)償，以保證車輛的操縱穩(wěn)定性。其還提供了圖形化用戶界面（ GUI），使用鼠標(biāo)拖動的方式，即可構(gòu)建結(jié)構(gòu)圖形式的控制系統(tǒng)模型。m2 Ixz 簧上質(zhì)量 繞 x 和 z 軸的轉(zhuǎn)動 慣性積 0 kg如圖 (d)所示集成控制時的橫擺力矩很小，說明 在車輛輪胎力處于線性范圍內(nèi)時，集成控制能夠有效地利用 AFS 控制器實(shí)現(xiàn)期望橫擺角速度的跟蹤，而 DYC 控制則需要較大的橫擺力矩才能跟蹤上期望的橫擺角速度 。且與單純的 DYC 控制相比 ， AFS+DYC 集成控制在達(dá)到 相同的效果時，所需的橫擺力矩更少，且對縱向速度的影響跟小。 論文的具體研究工作如下： 1) 簡單敘述了車輛穩(wěn)定性 研究 的發(fā)展歷程和輪轂電機(jī)電動汽車在穩(wěn)定控制上的 自由性和靈活性 以及前輪主動轉(zhuǎn)向（ AFS）和直接橫擺力矩控制（ DYC