四轮转向车辆状态观测器设计与稳定性仿真分析

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伴随当今道路交通系统和车辆制造水平的提高和发展,车辆驾驶的平均速度逐渐增大,高速驾驶的安全问题日渐突出。根据调查分析:在高速行驶下发生的交通事故由车辆转向稳定性问题引起的事故量所占的比例有较大的增长势头。  首先本文在U.Kiencke,L.Nielsen等提出的双轨车辆动态模型基础上对4WS型车进行非线性建模研究;在限定的时间范围内,恒定的质心速度和小的侧滑角条件下,可以忽略俯仰和风力,并假设左右侧轮胎转向角相同,将上述非线性双轨车辆模型转换为本文所采用的线性单轨模型。  然后在此单轨模型基础上建立了以横摆角速度为反馈信号的4WS反馈控制系统,并在Matlab/Simulink环境下进行仿真分析,考证了4WS反馈控制系统的稳定性能和操纵性能,基本可以实现4WS的稳定控制。再在此模型基础上建立了以前轮转向角为最优控制量的4WS最优控制系统,并分析了其能控性和能观性,同样在Matlab/Simulink环境下进行仿真分析,考证4WS最优控制系统的稳定性和操纵性能,其控制性能明显优于反馈控制。  但是,上述两种控制方法虽然都达到了很好地控制效果,但是其均忽略了真实应用时可能存在的外界干扰和模型的不确定因素和忽略了的因素,因此要想达到实际使用中的抗干扰性能,就必须考虑干扰的存在,而这些量是不易于传感器测量的,于是本文设计了一个基于横摆力矩控制的滑模干扰观测器来实现对等效外界干扰的估计。通过这个估计值,基本可以还原实际情况。  最后,在MATLAB中的用M脚本文件编写了仿真程序,在不同路面摩擦系数和不同车速下验证观测器的跟踪效果。并分析了仿真结果,验证了上述观测器的的可行性.
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