四輪主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的魯棒控制研究.pdf

1、人們對汽車性能的不斷追求，不僅表現(xiàn)在汽車的動力性能方面，還有汽車操縱性能上。特別是在當(dāng)前，汽車的主動安全性能越來越受用戶的重視。然而在汽車的主動安全方面，起著關(guān)鍵作用的是汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。所以很多的學(xué)者和工程技術(shù)人員對汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行了深入的研究，先后開發(fā)了四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，前輪主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和四輪主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，想通過這些系統(tǒng)來提高汽車的主動安全性能。四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是只對汽車的后輪進(jìn)行控制，以實現(xiàn)低速前后輪轉(zhuǎn)向相反，減小汽車的轉(zhuǎn)彎半徑，高速前后

2、輪轉(zhuǎn)向相同，提高汽車的穩(wěn)定性。但是四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的缺點是單獨的對汽車后輪的控制，常常都是以質(zhì)心側(cè)偏角為0作為控制目標(biāo)，無法對汽車的橫擺角速度進(jìn)行控制。前輪主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基礎(chǔ)上，增加了一個可自動改變轉(zhuǎn)向傳動比的控制系統(tǒng)。以實現(xiàn)低速時轉(zhuǎn)向傳動比很大，提高汽車的機(jī)動性能，高速轉(zhuǎn)向傳動比變小，提高汽車的穩(wěn)定性。前輪主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要是以汽車的橫擺角度為控制目標(biāo)，對汽車的質(zhì)心側(cè)偏角不做控制。四輪主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在傳統(tǒng)四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)只對

3、后輪進(jìn)行控制的基礎(chǔ)上，引入了前輪主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，實現(xiàn)對汽車前后輪的一起主動控制，以實現(xiàn)汽車的質(zhì)心側(cè)偏角和橫擺角速度同時控制。四輪主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)其實質(zhì)就是將四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與前輪主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相集合的控制系統(tǒng)，克服了它們各自缺點，實現(xiàn)主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的集成控制。
　　本文主要是針對四輪主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的魯棒控制問題所展開研究的，首先建立了基于干擾的二自由度四輪主動轉(zhuǎn)向汽車的數(shù)學(xué)模型，結(jié)合四輪主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制策略，推導(dǎo)出其前饋控制器。其次應(yīng)用H∞控制

4、理論設(shè)計出反饋H∞控制器，利用MATLAB進(jìn)行仿真，通過對仿真結(jié)果的分析與研究，表明四輪主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的反饋H∞控制器是穩(wěn)定的。然后利用H2/H∞混合控制理論，設(shè)計了輸出反饋H2/H∞控制器，也是使用MATLAB進(jìn)行仿真，經(jīng)過對仿真結(jié)果的分析可知，所設(shè)計的四輪主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的輸出反饋H2/H∞控制器也是穩(wěn)定的。
　　最后將四輪主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的反饋H∞控制器與輸出反饋H2/H∞控制器和傳統(tǒng)四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，這三個控制系統(tǒng)放在同一個輸入條件下，