车辆动力学模型的稳定性控制与输出机动研究

• 作 者: 陈长芳
• 机 构: 曲阜师范大学
• 出 处: 曲阜师范大学
• 发表日期: 2008年期
• 关键词: 车辆动力学模型 稳定性控制 横摆力矩 输出反馈 最优控制 非线性自适应 输出机动

本文主要研究车辆动力学模型的稳定性控制和输出机动问题,探讨了几种车辆动力学模型的控制算法。论文首先介绍了二自由度车辆模型稳定性控制的发展历程及研究现状,并在此模型的基础上推导出了几种稳定性控制算法。对具有参数不确定性模型,通过非线性自适应反推方法设计输出反馈控制器,对多目标跟踪模型,通过最优控制的方法设计最优控制器。文章还研究了一类含有未知参数的非线性动力学模型的输出机动问题,在完成路径跟踪的同时,还要求沿路径的速度满足一定的指标,然后给出了此类问题在CybershipⅡ模型中的应用。最后通过Matlab仿真验证了该控制算法的有效性。全文的主要内容包括以下几个部分:1.二自由度车辆模型的稳定性控制研究二自由度车辆模型反映了车辆运动的本质性能,本章首先描述了二自由度车辆动力学模型,然后给出了三种稳定性控制算法,即:质心侧偏角输出反馈自适应控制、横摆角速度输出反馈自适应控制、质心侧偏角和横摆角速度联合的最优控制算法,其原理是使车辆的质心侧偏角、横摆角速度分别跟踪其理想的稳态值,从而达到对实际车辆模型的侧向、横摆运动的控制效果。从理论上证明了这几种控制算法的稳定性,最后通过仿真算例进一步验证了这几种控制算法的有效性。2.车辆动力学模型的输出机动问题研究探讨了一类含有未知参数的非线性动力学模型的输出机动问题,通过反推方法设计输出反馈自适应控制器,最后整个闭环自适应系统信号全局一致有界,并且达到了渐近跟踪的效果。机动跟踪问题的跟踪目标有两个,分别是几何任务和动态任务。几何任务:模型的输出要跟踪理想的路径(θ的参数),动态任务:沿路径的速度收敛到理想的速度配置,理论上证明了该控制算法的稳定性,在此基础上研究了此类问题在CybershipⅡ模型中的应用,通过此模型进行仿真实验,来验证该控制算法的有效性。