外文翻译---关于非线性整合控制的四轮转向装置和四轮扭矩车辆处理技术的发展 中文.doc

1关于非线性整合控制的四轮转向装置和四轮扭矩车辆处理技术的发展ShinichiroHoriuchi!,KazuyukiOkada!,ShinyaNohtomi"谢新译摘要：这篇文章介绍的是一个四轮转向装置和四轮扭矩的整体非线性控制系统。这种持续的非线性预示的系统被应用于控制系统的设计。这种四轮转向装置和每个轮子的扭矩协调的优点通过计算机模拟显示出来。被带入到模拟中的驾驶力学叙述也被实施。模拟的结果表示在被提议的非线性控制系统中那个车辆可操作性和安全性在条件受限制的情况下得到显著改良!1999年版权归日本公司和Elsevier科学B.V.的汽车工程协会所有。1.介绍在车辆设计中,底盘控制系统有向复杂转变的趋势。底盘控制系统的三个主要部分是:侧部控制,垂直控制和纵观控制.这些系统是独立发展的去改善操纵,乘坐舒适性和附着摩擦/最好刹车性能来减轻驾驶的工作量。在他们之中,有效的四轮转向装置系统的提高符合车辆转向能力及前后轮转向装置的相关法规。这样的转向装置控制系统,通过车辆动力学的线模型描述,使得改善侧面的稳定和操纵性能变成可能1。然而,当轮带接近附着力和侧面受力的非线性特性的极限的时候,四轮转向系统变的不怎么有效。另一方面，在一个近的界限范围中,刹车和附着摩擦控制系统是有效的2。由于4轮转向系统和轮子转力矩控制系统的适当协调,即使当道路情况是不怎么样的时候,车辆操作的巨大进步也可以实现3。在4WS和directyawmomentcontrol(DYC)已经考虑到了。在这一项研究中,线性4WS控制器,一个独立设计的DYC控制器已被使用。4线性模型相配理论和LQ控制理论被应用到整合控制系统的设计中。Yu和Moskwa5计划了一个整合的控制系统,这个理论是从使用回应线性化技术和滑模态控制理论中来的。回应线性化方式在控制浸透之前的控制决定方面遇到困难,回应线性化在一个如此情形中不容易成功。而且,系统非线性的精确知识是对控制器的需要而设计；如此强健控制系统需要实际的关心。这一章说的是非线性控制系统的一个新设计方法,即整合四轮转向系统控制和四轮转力矩控制。这个目的即控制运算法则是协调转向装置和刹车系统来改善车辆稳定和操纵性能。连续时间非线预言性控制的理论(NLPC)6,7被用于设计那些整合控制系统。这种学说是系统的,是容易应用的,2而且是明确地控制浸透。结果显示,四轮转向系统和个别的转力矩控制的优点可能显现出来。2.车辆系统模型2.1.车辆动力学模型图1平面车辆模型图1中描述的是应用于控制器设计的自由模型的7度。在这张图中,纵观的和侧面的轮带摩擦力分别用Fxi和Fyi(i=1,4)来表示。纵观的和侧面的轮带摩擦力分别用Fxi和Fyi(i"1,2,4)来表示。外部沿着车辆x和y轴受力为Fx和Fy,N被假定单独地在轮带和道路之间产生的摩擦力。这一个模型的运动基本相等源自下列各项:纵观的运动:侧部运动:偏离运动:在每轮子Fzi上的垂直负荷是空车重量和动态的重量移动以纵观的和侧面的速度联合作用力。经过车辆卷物运动产生正常的荷载产生侧面加速度的时候,经过车辆扎牢模态纵观的加速度影响正常的荷载。虽然程度和卷物运动是不包括在车辆模型中,但在常态上的他们影响轮带受力,各项解释如下:Fzf0和Fzr0分别是对于前面和后车轮静态的重量,hg是地心引力的中心高度,和是前面的/后面的旋转坚硬分配,而且是前面的/后面的旋转中心高度。轮带-道路交互作用的动力学是依赖的在侧面的和纵观的轮子滑动。图2中显3图2.侧滑角图1.平面的车辆模型和转向角度示的是侧部滑动和轮子侧滑角的定义。计算每个轮子的轮子侧滑角bi(i=1,2,4):当平行于垂直的车轮中心面,下面给出的的是轮子中心的速度ui:转向角度和是通过单个第一的次序动力学落后系统的转向装置引动器中得到的，和是时间常数。当R和是有效的半径和轮子分别旋转的角速度的时候，纵观的轮子滑移si被定义。每个轮子的运动相等,如下:是在每个轮子上的转力矩和是轮子的旋转惯性。联合上述的相等，整个非线性车辆模型,包括车辆平面运动,轮子动力学和转向装置引动器动力学,写做：4表现车辆部件，fu和tu分别指的是前后车轮转向角度。上述的相等定义了一个六输入和9部分的线性车辆动力学。2.2.轮带模型轮带模型起源于用于控制器设计单一化Dugoff的轮带模型8。那单一化轮带模型写出如下:其中和是纵观的轮带硬度和侧部轮带硬度。图3指出的是轮带模型特性。3.控制器设计3.1基线控制器一个崭新发展的NLPC理论被应用到整合的控制器设计。