基于LQR的汽车横摆力矩控制研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com设汁宄ⅢB1【．E~PPLJEDcY0i午第1期基于LQR的汽车横摆力矩控制研究刘树伟，李刚，郑利民(辽宁工业大学汽车与交通工程学院，锦卅121001)摘要：针对汽车极限工况稳定性控制问题，论文基于最优控制理论LQR进行了汽车横摆力矩控制研究。建立了整车七自由度动力学模型，设计了LQR附加横摆力矩控制算法。为了提高制动稳定性，相对于传统单轮制动研究了单侧两轮附加横摆力矩分配方法。最后选择增幅正弦转向低附着路面行驶工况对控制算法进行了验证。仿真结果表明所研究的控制算法能够有效提高汽车极限工况行驶稳定

2、性。关键词：极限行驶工况；横摆力矩控制；LQR；仿真中图分类号：U4616文献标识码：A文章编号：1671—7988(2013)12-56—05StudyonVehicleYawMomentControlBasedonLQRLiuShuwei，LiGallg，ZhellgLmlin(CollegeofAutomobileandTrafficEngineering，Liaonii／gUitiversityofTectmology,LiaoitingJthzhon121001)Abstract：Forvehiclestabilityco

3、ntrolprobleminlimitingdii~ngconditions，VehicleYawMomentControlBasedonLQRwasstudiedinthispaperThe7DOFvehicledynamicmodelwasestablishedTheyawmomelltcontrolalgorithmbasedonLQRwasdesignedForadditionalyawmomelltdistributionandtoimprovebrakingstability,twowheelsbrakeinonCsid

4、emethodwasstudiedcomparetothetraditionalsinglewheelbrakeThelow-adhesionroadsinusoidaldrivingconditionswasselectedtoverifythecontrolalgorithmThesimul~ionresultsshowthatthecontrolalgorithmwaseffectivetoimprovevehiclestabilityinlimitdiivingconditionsKeywords：Limitingdrivi

5、ngconditions；Yawnlonlentcontrol；LQR；SinlUlationCLCNO：u46l_6Dc~mnentCode：AArticleID：16717988(2O13)125605性的重要控制手段，在实际应用中也较易于实现。月U吾汽车横摆力矩控制常用方法有PID控制、滑模变结构控制和最优控制。论文基于最优控制理LQR进行目前主动转向控制、主动横摆力矩控制及主动转向和横摆力矩的集成控制成为汽车稳定性控制的汽车横摆力矩控制研究，建立了整车七自由度动力研究热点[。。。而汽车横摆力矩控制是提高汽车稳定学模型，设计了

6、基于最优控制理论LQR的横摆力矩控制算法，最后选择增幅正弦转向低附着路面极限作者简介：刘树伟，副教授，就职于辽宁工业大学汽车与交行驶工况对控制算法进行了仿真研究，结果表明所通工程学院，研究方向为汽车系统动力学及控制。基金项目：研究的控制算法能够有效提高汽车行驶稳定性。辽宁工业大学校教师启动基金基金编号X20lltO学兔兔www.xuetutu.com汽车实用技术2013年第12期1、汽车动力学建模动力矩，Ⅳm；6是制动力矩，Ⅳm；∞是各车轮转动角速度，rad／s。在车辆坐标系下建立整车七自由度动力学模15轮胎模型型，包括纵向、侧向、

7、横摆三个运动自由度和四个轮胎模型分为经验模型、半经验模型和理论模车轮的旋转自由度，如图1所示。型。在各种轮胎模型中，我国郭孔辉院士提出的UniTire轮胎模型和荷兰Delft理工大学HBPacejka教授提出的“魔术公式(MagicFormltla)”轮胎模型应用最为广泛，二者均属于轮胎模型中的半经验模型。本文尝试采用MagicFolTmtla瞬态8自由度轮胎模型，以便准确地计算轮胎与地面间的纵、侧向力，反映整车制动性能。图1整车模型Flg1Vehiclemodel由魔术公式表达的轮胎纵向力，侧向力和回正力矩的一般形式如式(6：11

8、纵向动力学方程y(x)=Dsin(Carctan(BxEarctan”1)m仆坩一}，，．．h(1)H=dx+S~(6)+6CD361(2)21l5式中，r(x)为侧向力，回正力矩或者制动力；式中，是纵向车速，m／；v是侧向车速，为侧