附件C：

2008年IEE國(guó)際會(huì)議關(guān)于汽車電子與

安全報(bào)告

2008年9月22到24日

美國(guó)•哥倫布

受側(cè)向風(fēng)影響的自適應(yīng)不確定&汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向控制和轉(zhuǎn)向角約束

Nazli E. Kahveci

摘要：

自動(dòng)控制直接影響到汽車的各種性能的要求，包括障礙排除，航道追蹤精度以及乘坐舒適性。目前關(guān)于不確定車輛動(dòng)力作用在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的中時(shí)，要求有一個(gè)可靠的控制設(shè)計(jì)，以盡量減少意外不確定因素對(duì)行車條件的影響，并盡可能的減小在強(qiáng)勁側(cè)向風(fēng)力影響下的汽車行駛路徑偏差。其中轉(zhuǎn)向角的限制和汽車行駛穩(wěn)定性之間設(shè)計(jì)的合理性仍然是有待解決的問題。為了在不斷變化的路況以及側(cè)向風(fēng)的影響下不損害系統(tǒng)安全性能，我們提出自適應(yīng)不確定車輛動(dòng)力轉(zhuǎn)向控制裝置。擬議的偏航控制策略提出在汽車行駛的道路附著系數(shù)已知的情況下，不論汽車的質(zhì)量和速度多大都要進(jìn)可能的提高汽車的轉(zhuǎn)向性能 。我們?cè)O(shè)計(jì)的控制方法在一些機(jī)動(dòng)情景的模擬實(shí)驗(yàn)中得到有力的證實(shí)。

Ｉ.說明：

受錯(cuò)綜復(fù)雜環(huán)境條件的影響，車輛動(dòng)力一直不能被完全明確的監(jiān)測(cè)。任何測(cè)量系統(tǒng)，不可避免的要引入誤差，物理組件就可能遇到一些故障，我們假設(shè)車輛動(dòng)力只取決于行駛條件。這樣的變動(dòng)可能會(huì)降低車輛的性能，使其遠(yuǎn)離最佳行駛狀態(tài)。

當(dāng)一些不同尋常的外部條件作用時(shí)，例如側(cè)向風(fēng)力，兩邊輪胎不同的摩擦力以及為避開障礙必須的一些轉(zhuǎn)向，汽車的側(cè)向力就有可能導(dǎo)致一些不正常的工作。[1]當(dāng)汽車受到較強(qiáng)側(cè)向風(fēng)作用后，車輛行駛方向可能保持和以前一樣，還可能偏離航道而喪失原有的行駛方向。[2]當(dāng)在冰路面駕駛時(shí)或行駛時(shí)輪胎癟了，掌握車輛偏航運(yùn)動(dòng)將成為一個(gè)非常具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。[3]

車輛自適應(yīng)轉(zhuǎn)向是研究自動(dòng)公路的一部分，并且是轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)的一部分。[4]一般而言，噪聲的影響和環(huán)境的相互作用，使這些系統(tǒng)初步分離，以構(gòu)建簡(jiǎn)單的動(dòng)態(tài)模型。一個(gè)重大的轉(zhuǎn)向控制問題需要加以解決，以處理模型的不確定性，同時(shí)設(shè)計(jì)到車輛縱向行駛速度，路面附著系數(shù)以及貨物裝載。[5]一系列汽車零部件必需考慮一些實(shí)際的約束，以達(dá)到魯棒設(shè)計(jì)的目的。舉例來說，當(dāng)汽車輪胎側(cè)偏剛度達(dá)到性能極限，操縱規(guī)律導(dǎo)出先行單軌模式甚至可能破壞汽車。[6]如果輸入超出線性區(qū)域，系統(tǒng)行為將更為復(fù)雜。

我們考慮到橫向力也就是地面車輛受側(cè)向風(fēng)干擾時(shí)，也就是側(cè)向風(fēng)作用在車輛一側(cè)的表面。通過實(shí)施一套自適應(yīng)控制結(jié)構(gòu)與反揮臂補(bǔ)償，我們?cè)试S參數(shù)的不確定，通過對(duì)轉(zhuǎn)向角飽和非線性的補(bǔ)償，從而保證車輛行駛安全性。

車輛動(dòng)力學(xué)和轉(zhuǎn)向角約束的介紹以及控制設(shè)計(jì)名義的提出在第二節(jié)。為考慮到不確定橫向動(dòng)力的解釋而設(shè)計(jì)的自適應(yīng)控制在第三節(jié)。擬議汽車偏航率的性能控制策略是通過模擬實(shí)驗(yàn)在第四節(jié)得到證明的。最后，我們的結(jié)論在第五節(jié)闡述。