【正文】 6 9 . 7 56 9 . 86 9 . 8 56 9 . 96 9 . 9 570時間 t/s縱向速度U/(Km/h) DYCA F S + D Y C (e)縱向速度 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 21 圖 低速 70Km/h 的 仿真 試驗 結(jié)果 首先， 在 車輛 低速 70Km/h、高路面附著系數(shù)（ μ=）時進行單移線 仿真 試驗 ， 此時，參考模型的控制輸入如圖 所示。此外，由圖 （ e)可知與 AFS+DYC 集成控制相比，單純的 DYC 控制會對縱向速度造成較大的影響，車內(nèi)人員的舒適性會較差。第一層為決策層，其中包含汽車線性二自由度參考模型和以滑模控制原理為基礎(chǔ)設(shè)計的 AFS 和 DYC 控制器。 5) 在基于 二自由度線性車輛模型的平臺上，進行了 MATLAB/Simulink 仿真實驗。System: 5 Years of Experience， 20xx， SAE Paper 20xx011633 [2]． van Zanten A T, Erhardt R, Pfaff G. VDC, the vehicle dynamics control system of Bosch, 1995[J]. SAE Paper, 950759. [3]． Masao Nagai, Motoki Shino, Feng Gao， Study on Integrated Control of Active Front Steer Angle and Direct Yaw Moment， JSAE Review， 20xx， 23(4)： 309~315 [4]． Tohru Yoshioka, Tomohiko Adachi, Tetsuro Butsuen, et al.， Application of SlidingMode Theory to Direct YawMoment Control， JSAE Paper 9936724 [5]． , ,. Decoupling control of p and y for high performanceAFS and DYC of 4 wheel motor electric vehicle. Proceedings of the International Symposium on Advanced Vehicle Control (AVEC),Hiroshima, Japan, 20xx: 17. [6]． Cong Geng, Lotfi Mostefai, Mouloud Dena39。今后還需要研究的問題有如下幾個方面： 1) 為進一步驗證 AFS+DYC 集成控制系統(tǒng)的有效性，實用性和可控性還需要做大量的實車多工況實驗。 2) 介紹滑?？刂品椒ǖ脑砗托再|(zhì)以及它在控制系統(tǒng)上的優(yōu)越性和它能優(yōu)化系統(tǒng)運動品質(zhì)的原因。 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 24 第五章 總結(jié)與展望 全文總結(jié) 隨著近來電動汽車的興起以及人們對車倆安全性的重視，電動汽車操縱穩(wěn)定性的問題逐漸成為了研究熱點。此外，由圖 (e)可知 DYC 和 DYC+AFS 控制策略對縱向速度的影響都較小。m2 Rw 車輪有效轉(zhuǎn)動半徑 m Iw 車輪轉(zhuǎn)動慣量 kg為此 Simulink 提供了各種標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)圖模塊庫，其中包括：信號源單元、輸出裝置單元、線性單元、非線性單元以及模塊鏈接單元等。 AFS 控制器是在線性狀態(tài)下控制狀態(tài)響應(yīng)， DYC 控制器是在的非線性狀態(tài)下控制狀態(tài)響應(yīng)，其對 AFS 控制器起到了補償?shù)淖饔谩? 分配目標(biāo)函數(shù)為 : ????????????????????? ??)(22m in2224321432141222yiziiixiizrxxfxxxdxxxxizixiiFFAAFAM/)wF(F/)wF ( FFFFFs .t . F)F) / ( μF(c f? () 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 17 式中： xiF ， ziF 和yiF分別為作用在各輪胎上的縱向、垂向和橫向作用力 。當(dāng)輪胎處于線性區(qū)域時，AFS 控制器輸出的前輪轉(zhuǎn)角能保證 1e 為 0，即 01 ??? drre ，也即 0?? drr ?? 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 16 對于前輪轉(zhuǎn)向汽車的二自由度線性模型來說，橫擺角速度導(dǎo)數(shù) r? 柯可由式（ ）表示，將其與式 ()和 0?? drr ?? 結(jié)合，可得輪胎在線性區(qū)域可得輸入橫擺控制力矩 zM ? ?? ?2222 s g n SSKIM zz ???? () 又因為 0?? drr ，故 02 ??? drre ，即 022 ?? eS ， ? ?? ? 0s g n 2222 ???? SSKIM zz ?。 將其帶入 ()式中， ? ? ? ? ? ?? ?? ?111111 s g n SSK uuBuBBXAAACS ddddd ???? ???????? () 當(dāng)系統(tǒng)誤差在滑動模態(tài)，即 0??SS ? 時，可得到附加前輪轉(zhuǎn)角： ? ? ? ? ? ? ? ?? ?111111111 s g n SSKuBBCXAACACBC uu dddddf ?d ???????? ??? ? () 至此， AFS 控制器設(shè)計完畢，控制器的輸入為理想?yún)⒖寄Ｐ偷妮敵鰻顟B(tài)向量 ( dr 和 db )以及車輛實際輸出的狀態(tài)向量 (r 和 b )，輸出為附加前輪轉(zhuǎn)向角 ( fd )，也是車輛控制系統(tǒng)輸入變量。由于大多數(shù)汽車采用前輪轉(zhuǎn)向的方式，所以本節(jié)基于前輪轉(zhuǎn)向汽車的動力學(xué)模型來計算橫擺角速度 dr 。 汽車線性動力學(xué)模型 汽車二自由度線性模型 在汽車行駛過程中， 駕駛員基本上是通過調(diào)整來控制車輪轉(zhuǎn)向的，進而依靠車輪轉(zhuǎn)向時所產(chǎn)生的側(cè)向力來完成車輛的轉(zhuǎn)彎運動。 此外，上訴四種趨近律都滿足式 ()的到達條件 滑模 控制的優(yōu)點 滑膜控制是變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)中的一種，適用于多種線性和非線性系統(tǒng)的設(shè)計。由滑動模態(tài)的存在條件可以得到啟示是，主要狀態(tài)空間的點滿足 ? ? ? ? 0?dtxdsxs () 系統(tǒng)的解（位于 s(x)0 一側(cè)）將趨近于 s(x)=0 表示的切換面，而且于有限時間內(nèi)到達切換面， s 是標(biāo)量函數(shù)。 滑模變結(jié)構(gòu)定義 有一非線性控制系統(tǒng) ? ? RtRuRx tuxfxmn ???? , ,? () 確定切換函數(shù) ? ? mRsxs ?, () 尋求變結(jié)構(gòu)控制 : ? ? ? ? ? ?? ? ? ????? ?? 00, ＜xs,xu ＞xsxuxuiiiii 當(dāng)當(dāng) () 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 7 這里變結(jié)構(gòu)體現(xiàn)在 ? ? ? ?xuxu ?? ? ,使得： 1) 滑動模態(tài)存在 —— 存在性； 2) 滿足到達條件：切換面 S 以外的相軌跡線將于有限的時間內(nèi)到達切換面； 3) 切換面是滑動模態(tài)區(qū)，且滑動運動漸進穩(wěn)定，動態(tài)品質(zhì)良好。 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 6 第 二 章 控制理論 本章的主要工作是闡述了被用作 控制器設(shè)計的主要基礎(chǔ)理論 的滑模控制原理的發(fā)展歷史，并簡明地介紹了滑?？刂频脑砗突Ｗ兘Y(jié)構(gòu)定義、滑動模態(tài)的存在性、滑模運動到達條件以及滑模運動的趨近律。 但是由于 汽車 輪胎側(cè)向力固有的非線性特性， AFS 在車輛線性操作區(qū)域內(nèi) 對穩(wěn)定性控制有較好的效果 而 在非線性區(qū)效果不佳，而 直接橫擺力矩控制（ DYC）在線性和非線性區(qū)域內(nèi)對穩(wěn)定性控制都能滿足期望的要求 ， 但 持續(xù)橫擺力矩控制會 改變汽車的縱向速度，且需較大的橫擺力矩， 影響 了 駕駛的舒適性 和穩(wěn)定性 。 一種方法是車輛直接橫擺力矩控制（ DYC ） 。 清華大學(xué)李克強教授利用四輪驅(qū)動電機轉(zhuǎn)矩獨立可控的優(yōu)勢 ,在建立了不同優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)條件下 ,根據(jù)上層控制器計算的期望橫擺力矩、路面附著限制及電機驅(qū)動 /制動轉(zhuǎn)矩輸出限制這些不同的優(yōu)化分配約束條件 ,采用控制算法對輪胎縱向力進行實時動態(tài)分配 ,調(diào)整車輛的行駛狀態(tài) [12]。 國外研究現(xiàn)狀 Nagai 等人考慮了主動前輪轉(zhuǎn)向和直接橫擺力矩聯(lián)合控制對改善開環(huán)汽車的操縱穩(wěn)定性的作用。四輪獨立驅(qū)動輪轂電機電動汽車相對于傳統(tǒng)汽車具有更好的可控自由 性和靈活性 ，是研究新一代 汽車 控制 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 2 技術(shù)、探索 汽車 最優(yōu)動力學(xué)性能的理想載體。以用來提高汽車的穩(wěn)定性。 最后，在 Simulink 中搭建系統(tǒng)的 仿真模型。 畢業(yè)論文 題 目 電動汽車 AFS與 DYC集成控制策略研究 南京航空航天大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）誠信承諾書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文）（題目：電動汽車AFS 與 DYC 集成控制策略研究）是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的成果。分別在高低速下進行雙移線仿真試驗，并驗證了集成控制方法能夠有效地跟蹤期望的橫擺角速度，且能彌補單個控制器同時起作用時會產(chǎn)生相互影響的問題。 20 世紀(jì)七 八 十年代，防抱死系統(tǒng) (ABS)開始 被應(yīng)用于 汽車上，這種 裝置 能 讓 汽車的滑移率保持在 范圍內(nèi)， 提升 了 輪胎 與地面間的附著力， 改良 了車倆制動時的側(cè)向穩(wěn)定性。 圖 Protean 輪轂電機總成 在穩(wěn)定性控制方面， 輪轂電機電動汽車相對于傳統(tǒng)汽車具有以下一些優(yōu)點：（ 1）四輪轉(zhuǎn)矩 可以被相互 獨立 改變且更容易測量 ，相對于 傳統(tǒng)的動力 傳遞系統(tǒng)其響應(yīng)速度 更 快， 對于汽車穩(wěn)定性控制，特別是對于 AFS 和 DYC 聯(lián)合控制的應(yīng)用有更好的效果 。運用跟蹤理想的非線 性車輛模型的控制策略，分別考慮了在制動轉(zhuǎn)彎、不同道路輸入以及側(cè)向風(fēng)干擾時車輛的穩(wěn)定性 [3]。 溫曉南，柴衛(wèi)紅等人提出了基于模糊邏輯控制的主動前輪轉(zhuǎn)向（ AFS）和直接 橫擺力矩控制（ DYC）的汽車動態(tài)控制系統(tǒng) ,以使車輛的角速度和操縱穩(wěn)定性兩方面的性能達到一個新的水平 [13]。 在汽車 前輪和后輪 使用的縱向力， 所產(chǎn)生的繞質(zhì)心 的 橫擺力矩有很大的區(qū)別。 為了解決 AFS 和 DYC 各自的缺點，同時又不會對現(xiàn)有基礎(chǔ)做出大的改動，本 文又 研究了 AFS/DYC 的集成控制策略方法 ， 該方法是通過調(diào)整在兩種控制模式下主動前輪系統(tǒng)產(chǎn)生的修正橫擺力矩實現(xiàn)的。在這性特性和公 式的基礎(chǔ)上，第二節(jié)簡述了滑?？刂颇軌蛱岣呦到y(tǒng)的運動品質(zhì)并能 能夠克服系統(tǒng)的不確定性 , 對干擾和未建模動態(tài)具有很強的魯棒性 的優(yōu)點。 顯然，我們這樣設(shè)計出來的變結(jié)構(gòu)控制使得閉路系統(tǒng)全局漸進穩(wěn)定，而且動態(tài)品質(zhì)良好。 即初始條件為 ? ?00,xt 是方程的解： ? ? ? ? 0),( 000 ＞xstxtxtx ?? ? () 當(dāng) t 從 0t 增大時滿足 ? ?? ? 0＜??xs ,且存在正數(shù) ? ,使得當(dāng) ??t 時 ? ?? ? 0?? ?xs 對于位于s(x)0 一側(cè)同理?；た刂频膭討B(tài)性能主要是通過滑模面快來決定的，且可以通過調(diào)節(jié)參數(shù)來改善系統(tǒng)的動態(tài)性能，與外界的 干擾無關(guān)。在一般情況下，車輛在良好路面行駛時，方向盤轉(zhuǎn)角較小，輪胎處于線性區(qū)間內(nèi)。 理想?yún)⒖寄Ｐ偷倪\動學(xué)微分方程轉(zhuǎn)化為狀態(tài)方程，其狀態(tài)量為 ? ?Tddd rX b? ，輸入向量fdu d?，狀態(tài)方程為： ddddd uBXAX ??? () 其中， 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 13 ??????????ddA ?1000 ?????????ddd kB ?0 ? ?22 bcacvIrfzd ??? ? ?bcacmv vckrffd ???2 可展開為： ?????????fdddddd krr d??b10?? () 對fddddd