饱和约束下的汽车直接横摆力矩控制器设计

基于门限自调整的车辆主动横摆力矩PD控制策略研究的报告门限自调整的车辆主动横摆力矩PD控制策略研究随着汽车技术的发展，我们的生活质量也一直在不断提高。

然而，交通安全仍然是我们面临的重要问题之一。

在车辆驾驶过程中，横向摆动是一种普遍存在的现象。

为了解决这个问题，研究人员提出了很多不同的控制策略。

在这篇报告中，我们将介绍门限自调整的车辆主动横摆力矩PD控制策略。

一、背景横向摆动是汽车运行过程中的常见问题。

车辆在快速变道、行驶在湿滑路面或弯道中等情况下容易出现横向摆动。

这种摆动不仅影响行驶舒适性，还会增加车辆翻车的风险，对驾驶员的驾驶安全造成威胁。

二、研究对象本研究采用的是门限自调整的车辆主动横摆力矩PD控制策略。

这种控制策略是基于车辆动力学原理来实现的，主要是通过对车辆实时横向运动状态的监控以及计算摆动角度和角速度等参数，从而产生相应的控制信号实现车辆横向稳定控制。

三、控制系统设计该控制策略的核心是一个门限自调整的PD控制器，其主要作用是根据车辆的实时横向运动状态来计算出一个合适的主动横摆力矩。

这里，PD控制器的输出是由比例项和微分项组成，即：控制量 = KP ×偏差 + KD ×偏差率其中，KP是比例增益项，KD是微分增益项。

偏差是指实际横向运动状态和期望横向运动状态的差异，偏差率是指偏差的变化率。

PD控制器输出的控制量作用于转向系统，以产生合适的横向力矩实现车辆的横向稳定控制。

此外，为了避免控制器产生过多的控制信号，从而影响车辆稳定性，我们使用了门限自调整机制，即进一步计算当前控制量与历史控制量的差异，根据门限设定，调整控制增益，并限制输出控制信号幅度。

四、仿真实验为了验证该控制策略的有效性，我们在MATLAB/Simulink环境下进行了仿真实验。

仿真模型包括车辆运动模块、传感模块、PD控制模块等。

我们在路面不平、湿滑路面和急转弯等不同情况下进行了仿真实验，并与传统PID控制策略进行了对比。

汽车主动转向与直接横摆力矩协调控制赵林峰;高晓程;谢有浩;从光好【摘要】为了提高汽车的操纵稳定性和行驶稳定性,分别对主动转向及直接横摆力矩控制进行了研究.根据汽车线性二自由度模型获得汽车稳态工况下的期望横摆角速度和期望质心侧偏角,设计了上层控制器和下层控制器,其中上层控制器为主动转向与直接横摆力矩功能分配的协调控制,下层控制器采用单神经元自适应PID算法设计了主动转向控制器和直接横摆力矩控制器.基于汽车行驶稳定性指标设计了调度参数,以实现主动转向和直接横摆力矩的协调控制.分别选取高附着系数路面和低附着系数路面进行了正弦输入试验和阶跃输入试验,结果表明所设计的控制系统能够很好地提高线控转向汽车的操纵稳定性和行驶稳定性.【期刊名称】《汽车工程学报》【年(卷),期】2019(009)001【总页数】7页(P61-67)【关键词】协调控制;主动转向;直接横摆力矩;调度参数;稳定性【作者】赵林峰;高晓程;谢有浩;从光好【作者单位】合肥工业大学汽车与交通工程学院,合肥 230009;合肥工业大学汽车与交通工程学院,合肥 230009;安徽猎豹汽车有限公司,安徽,滁州 239064;合肥工业大学汽车与交通工程学院,合肥 230009【正文语种】中文【中图分类】U461.6主动安全系统有利于提高汽车的操纵性、稳定性和舒适性，如防抱死制动系统（Antilock Brake System，ABS）、车身电子稳定系统（Electronic Stability Program，ESP）纷纷应用于现代汽车上。

而主动转向汽车因其特有的优势，能够进一步增强汽车的稳定性[1-5]。

SARUCHI等[6]采用复合非线性控制算法，以线控转向汽车实际横摆角速度为反馈变量进行主动转向控制，并验证了该算法能够有效提高汽车的行驶稳定性。

LI Fang等[7]在分析不同角传动比对汽车转向灵敏度和稳态横摆角速度增益影响的基础上，提出了主动转向控制策略，并利用遗传算法优化得到不同车速下的理想横摆角速度增益，以达到降低驾驶员驾驶负担、保证驾驶安全的目的。

基于直接横摆力偶矩控制的中置轴汽车列车操纵稳定性研究中置轴汽车列车因其较小的车长、良好的密封性能和较低的能耗而备受关注。

然而，其操纵稳定性一直是一个值得研究的难题。

直接横摆力偶矩控制技术是一种有效的解决方案，本文将对其进行研究。

中置轴汽车列车由于其车辆结构的特殊性质，其操纵稳定性相对较差。

在高速行驶时，车辆存在强烈的翻滚和横摆现象。

为了解决这个问题，需要寻找一种有效控制方式。

横摆力偶矩控制技术是通过制动力和扭矩控制对车辆进行稳定控制的方法。

通过在车辆转弯过程中施加横向力，减少车辆侧倾，从而增加车辆的横向稳定性。

本文将研究直接横摆力偶矩控制技术在中置轴汽车列车中的应用。

首先，需要建立中置轴汽车列车的动力学模型。

其次，需要确定控制系统的控制策略。

最后，需要进行仿真实验验证控制效果。

通过建立中置轴汽车列车的动力学模型，可以获取车辆运动学、动力学方程式和能耗等参数。

根据这些数据，可以进行控制系统的设计和调试。

将转弯半径、速度和车辆质量等因素考虑在内，进行仿真实验。

控制策略需要考虑车辆的实际运行情况和控制系统的可行性。

直接横摆力偶矩控制技术可以通过控制制动力和扭矩控制来实现对车辆的稳定控制。

根据车辆的运动状态，通过反馈控制算法来实现车辆的稳定控制。

通过仿真实验可以获得控制系统的控制效果。

将仿真数据与实际测试数据进行比较，验证控制系统的稳定性和准确性。

根据仿真实验结果可以发现，直接横摆力偶矩控制技术能够有效地提高中置轴汽车列车的操纵稳定性。

总之，直接横摆力偶矩控制技术是一种有效的中置轴汽车列车操纵稳定性解决方案。

通过建立动力学模型，确定控制策略和进行仿真实验，可以有效提高车辆的操纵稳定性，为中置轴汽车列车的运行提供技术支持。

直接横摆力偶矩控制技术在中置轴汽车列车中得到了广泛应用。

这种技术利用特殊的控制系统，通过对车辆制动力和扭矩的控制，能够减少车辆转弯时倾覆和横摆现象，提高车辆的稳定性和安全性。

与其他控制方法相比，直接横摆力偶矩控制技术有以下优点：1. 精度高：通过反馈控制算法，可以实时根据车辆运动状态进行控制，控制精度高。

基于模糊控制的汽车直接横摆力矩研究李刚;王超;石晶;韩海兰【期刊名称】《计算机仿真》【年(卷),期】2014(31)12【摘要】为防止汽车产生测滑,针对汽车直接横摆力矩控制,提出了横摆角速度与质心侧偏角联合控制的模糊控制方法.横摆力矩控制采用分层控制方法,设计了模糊控制器和规则制动力分配方法.模糊控制器根据期望值和车辆状态决策出所需的附加横摆力矩,并通过规则制动力分配方法进行主动差动制动实现.采用Matlab/Simulink与CarSim联合仿真对控制方法进行了仿真验证.结果表明:横摆角速度与质心侧偏角联合控制的横摆力矩模糊控制方法使汽车能够较好地跟踪期望,有效提高汽车极限工况下的行驶稳定性.【总页数】5页(P151-155)【作者】李刚;王超;石晶;韩海兰【作者单位】辽宁工业大学汽车与交通工程学院,辽宁锦州121001;吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室,吉林长春130025;辽宁工业大学汽车与交通工程学院,辽宁锦州121001;辽宁工业大学汽车与交通工程学院,辽宁锦州121001;辽宁工业大学汽车与交通工程学院,辽宁锦州121001【正文语种】中文【中图分类】U463.4【相关文献】1.基于汽车侧偏刚度估计的直接横摆力矩控制 [J], 黄鹤;周廷明;石广林;王全胜;赵林峰2.四轮轮毂电机电动汽车横摆力矩变论域模糊控制研究 [J], 石晶;王超;李刚3.四轮转向半挂汽车列车直接横摆力矩的模糊控制 [J], 方沂;刘春辉;李小鹏4.基于非光滑控制技术的电动汽车直接横摆力矩控制 [J], 叶慧;李国政;丁世宏;江浩斌5.基于直接横摆力矩和发动机扭矩调节的汽车侧向稳定性控制 [J], 刘刚; 徐文博; 靳立强因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

专利名称：一种直接横摆力矩控制器的设计方法专利类型：发明专利
发明人：魏振亚,汪洪波,张先锋,崔国良,丁雨康申请号：CN202011530941.8
申请日：20201222
公开号：CN112590737A
公开日：
20210402
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及车辆主动安全控制领域，特别是一种直接横摆力矩控制器的设计方法。

该方法包括如下步骤：S1：根据车辆模型，确定车辆的基本运动方程；S2：获得关于侧偏角与期望侧偏角差值的二阶导函数S3：设置合适的二阶系统；S4：设置快速非奇异终端滑模的滑模面s；S6：根据上述的滑模面方程获得附加横摆力矩M的计算公式；S7：通过不同车轮的差动制动来产生附加横摆力矩，根据前轮转角δ和附加横摆力矩M的方向确定制动力的分配策略以及轮胎的制动状态；S8：计算处于制动状态下的轮胎上施加的制动力的值。

利用该方法设计的直接横摆力矩控制器，能够在车辆的质量、速度和车身转动惯量发生变化的情况下精准控制车辆的稳定状态。

申请人：安徽卡思普智能科技有限公司
地址：230094 安徽省合肥市高新区创新产业园二期J1楼A座14层天翅创众创空间A1
国籍：CN
代理机构：合肥市泽信专利代理事务所(普通合伙)
代理人：方荣肖
更多信息请下载全文后查看。

《变附着系数下无人搬运车横摆稳定性控制研究》一、引言随着物流行业的快速发展，无人搬运车（Automated Guided Vehicle，AGV）在仓储、制造等领域的应用越来越广泛。

在复杂多变的地面环境中，如不同附着系数的路况变化，如何保持AGV 的横摆稳定性，对于保证其高效、稳定和安全运行至关重要。

因此，本文将重点研究变附着系数下无人搬运车横摆稳定性控制方法。

二、背景与意义无人搬运车作为一种自动化物流设备，其运行环境往往涉及到多种不同附着系数的路面，如干燥、湿滑、油污等。

在这些不同路面上，车辆的附着系数会发生变化，对车辆的操控性和稳定性带来极大的挑战。

因此，研究变附着系数下无人搬运车横摆稳定性控制方法，不仅有助于提高无人搬运车的行驶安全性和可靠性，还有助于拓展其在复杂环境中的应用范围。

三、国内外研究现状及发展趋势近年来，随着计算机技术、传感器技术和控制理论的发展，无人搬运车的横摆稳定性控制技术得到了广泛的研究。

国内外学者针对不同路面条件下的无人搬运车稳定性控制进行了大量研究，并取得了一定的成果。

然而，在变附着系数下，无人搬运车的横摆稳定性控制仍然面临诸多挑战。

未来研究将更加注重智能化、网络化和多学科交叉融合的综合性研究。

四、横摆稳定性控制方法研究针对变附着系数下的无人搬运车横摆稳定性控制问题，本文提出了一种基于模糊控制的横摆稳定性控制方法。

该方法通过实时获取车辆的运动状态和路面附着信息，利用模糊控制器对车辆的横摆角速度进行实时调整，以保持车辆的稳定行驶。

同时，本文还对所提出的控制方法进行了仿真和实车实验验证，结果表明该方法能够有效地提高无人搬运车在变附着系数路面下的横摆稳定性。

五、实验与分析为验证所提出的控制方法的有效性，本文进行了大量的仿真和实车实验。

实验结果表明，所提出的模糊控制方法在变附着系数路面下具有较好的鲁棒性和适应性。

与传统的控制方法相比，该方法能够更有效地保持无人搬运车的横摆稳定性，提高其行驶安全性和可靠性。

车辆直接横摆力矩的预测控制研究姚俊;陈家琪【期刊名称】《计算机应用与软件》【年(卷),期】2012(29)1【摘要】In order to solve the slip problem when vehicles swerve at high speed, the authors apply the predictive control theory to the automobile ESP control system. The controller uses the 2 DOF vehicle model as its predictive model and employs the direct yaw moment which acts on wheels directly as its output to control the vehicle' s driving state. The 7 DOF vehicle model is integrated with the tire model which are established by Matlab/Simulink to analyze and adjust the designed controller. Results show that the predictive controller can effectively enhancevehicles'stability by controlling the yaw rate and side slip.%针对车辆高速过弯时发生的侧滑问题,将预测控制运用于汽车ESP控制系统中,以2自由庹车辆模型为预测内部模型,以车辆直接横摆力矩为输出作用于车轮来控制整车的行驶状态.结合Matlab/Simulink建立的七自由度整车模型以及轮胎模型对所设计的ESP控制器进行分析调整.实验结果表明,预测控制器能很好地控制汽车的横摆角速度和限制质心侧偏角,提高了汽车的稳定性和安全性.【总页数】3页(P119-121)【作者】姚俊;陈家琪【作者单位】上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093;上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093【正文语种】中文【中图分类】U495;TP274【相关文献】1.车辆直接横摆力矩控制方法研究 [J], 罗虹;张立双;来飞2.四轮转向车辆直接横摆力矩的模糊PID控制研究 [J], 刘春辉;孟亚东;张伯俊;付燕荣3.直接横摆力矩控制车辆稳定性研究概述 [J], 王露;朱永强;张平霞4.基于相平面法的车辆直接横摆力矩控制研究 [J], 刘学成; 刘俊; 李汉杰5.四轮转向车辆的直接横摆力矩控制研究 [J], 田燃; 肖本贤因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

什么是汽车直接横摆⼒矩控制？直接横摆⼒矩控制,英⽂称之为Direct Yaw-moment control（DYC）。

它是在制动防抱死系统（ABS）/驱动防滑系统（ASR）的基础上开发出的⼀种新功能，使得汽车主动安全技术更加趋于完善化，已经成为汽车稳定性控制中的最具发展前景的底盘控制⽅法。

⼀般来讲，汽车直接横摆⼒矩控制的评价标准有两个：横摆⾓速度和质⼼侧偏⾓，其中，横摆⾓速度主要⽤来判断汽车在转向过程中是否会出现转向不⾜或转向过多的情况，⽽质⼼侧偏⾓则可以⽤来判断转向过程中是否会存在轨迹偏离。

这两个评价指标相互配合，共同决定汽车的稳定状态。

当汽车转向时，直接横摆⼒矩控制可以通过采集⽅向盘转⾓信号来判断驾驶员的转向意图，然后对轮胎纵向⼒进⾏分配从⽽产⽣汽车绕质⼼的横摆⼒矩来调节汽车的横摆运动，从⽽达到抑制汽车过度/不⾜转向的趋势的⽬的，使得极限⼯况下的汽车操纵稳定性得到提⾼。

在整个控制过程中，纵向⼒远远⼤于侧向⼒，因此，通常来说，侧向⼒对DYC的影响相对较⼩，我们经常不予考虑。

但是在分配直接横摆⼒矩时，我们则需要考虑两个问题：其⼀就是被控车轮的选择：⼀般情况下，我们认为转向不⾜时制动汽车的内后轮，转向过多时制动汽车的外前轮，但考虑到制动车轮会对车速产⽣较⼤影响从⽽影响驾驶体验，所以我们可以利⽤对⾓车轮进⾏差动制动/驱动形成附加横摆⼒矩：当所需附加横摆⼒矩为正（逆时针）时，驱动汽车的右前轮，同时制动汽车的左后轮，反之亦然；其⼆，我们需要确定被控车轮的⽬标滑移率：为了实现控制的⽅便性，我们应尽可能地保证将横摆⼒矩分配到汽车的单个车轮上。

但是如果分配的纵向⼒⼤于轮胎的极限值，为了保证车轮的滑移率保持在最佳范围内，则应当考虑选择同侧车轮作为辅助，通过⼒的转移来避免单个车轮的过度滑移。

时的侧向加速度较⼤）等极限⼯况下具有显著的控制效果。

驾驶员在环的四轮电动汽车直接横摆力矩控制作者：韦顺达杨燕红李高强王勇来源：《时代汽车》2020年第23期摘要：为充分利用四轮独立驱动电动汽车独立可控的特点来提高车辆稳定性，本文在研究汽车稳定性的基础上，并考虑驾驶员在环的影响，利用MATLAB/Simulink建立了驾驶员和整车动力学仿真模型。

结合滑模控制原理和数值优化分配算法来实现车辆稳定性控制。

依据驾驶员的操作命令，以质心侧偏角和横摆角速度为控制变量，上层控制器通过滑模控制原理产生附加的横摆力矩，下层控制器通过优化分配方式实现转矩输出。

仿真结果表明，所提出的控制算法能够提高车辆的操纵稳定性。

关键词：四轮驱动电动车稳定性控制滑膜控制转矩分配Direct Transverse Torque Control for Four-Wheel Electric Vehicles with Driver In the LoopWei Shunda，Yang Yanhong，Li Gaoqiang，Wang YongAbstract：In order to make full use of the independent controllable characteristics of four-wheel independent drive electric vehicles to improve vehicle stability， this article， based on the study of vehicle stability， considers the impact of the driver in the ring， using MATLAB/Simulink to establish the driver and the vehicle dynamic simulation model. Vehicle stability is controlled by combining the sliding control principle with numerical optimization distribution algorithms. The upper controller generates the additional transverse moment through the sliding mode control principle， and the lower controller achieves the torque output through the optimized distribution method according to the driver's command. The simulation results show that the proposed control algorithm can improve the vehicle handling stability.Key words：Four-wheel drive electric vehicles， stability control， sliding mode control，torque distribution1 引言四轮独立驱动电动汽车有转矩分配灵活，独立驱动的特点，现已成为研究热点。

27010.16638/ki.1671-7988.2020.16.088直接横摆力矩控制研究综述曹天琳，李刚，余志超，沈玉龙（辽宁工业大学汽车与交通工程学院，辽宁 锦州 121001）摘 要：车辆的主动安全一直是汽车行业研究的热点话题。

直接横摆力矩控制也是主动安全中的一种，论文针对直接横摆力矩控制的发展和国内外研究现状，进行了综述。

首先介绍了直接横摆力矩控制概念的来源，对直接横摆力矩控制国内外研究概况进行了说明，最后指出分布式驱动电动车的优势，对于横摆力矩控制的研究提供方便，从而提高汽车的行驶稳定性。

充分发挥其控制优势通过电机驱动/制动和制动器制动的有效结合，从而更为合理分配附加横摆力矩是未来研究的重要内容。

关键词：主动安全；直接横摆力矩；控制策略；行驶稳定性中图分类号：U461.6 文献标识码：A 文章编号：1671-7988（2020）16-270-03Summary of Research on Direct Yaw Moment ControlCao Tianlin, Li Gang, Yu Zhichao, Shen Yulong( School of Automobile and Traffic Engineering, Liaoning University of Technology, Liaoning Jinzhou 121001 ) Abstract: Active safety of vehicles has always been a hot topic in the automotive industry. Direct yaw moment control is also a kind of active safety. The paper summarizes the development of direct yaw moment control and the current research status at home and abroad. Firstly, the source of the concept of direct yaw moment control is introduced, and the research overview of direct yaw moment control at home and abroad is explained. Finally, the advantages of distributed drive electric vehicles are pointed out, which provides convenience for the research of yaw moment control, thereby improving the performance of automobiles. Driving stability. Giving full play to its control advantages through the effective combination of motor drive/braking and brake braking, so as to allocate additional yaw moment more reasonably is an important content of future research.Keywords: Active safety; Direct yaw moment; Control strategy; Driving stability CLC No.: U461.6 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2020)16-270-03前言本田公司首席工程师 Shibahata [1]认为车辆在大侧偏角时，恢复横摆力矩可减小汽车失稳的可能性。