基于FTESO和漂角补偿的船舶航向滑模控制 被引量：10

1

作者 储瑞婷 刘志全 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2022年第1期71-79,共9页

[目的]为提高水面欠驱动船舶的航向跟踪性能,减小航向误差,研究一种基于有限时间扩张状态观测器(FTESO)的船舶航向滑模控制方法。[方法]首先,采用预滤波器减小船舶转向时较大的航向变化率影响,利用扩张状态观测器对时变漂角进行估计,然... [目的]为提高水面欠驱动船舶的航向跟踪性能,减小航向误差,研究一种基于有限时间扩张状态观测器(FTESO)的船舶航向滑模控制方法。[方法]首先,采用预滤波器减小船舶转向时较大的航向变化率影响,利用扩张状态观测器对时变漂角进行估计,然后通过估计出的漂角及时修正航向误差。为简化控制器设计,艏摇方向上的外部扰动和内部不确定项由观测器同时估计,并在控制器设计中进行补偿。选取含积分项的滑模面,结合FTESO设计滑模控制律,并考虑输入饱和约束,最终通过李雅普诺夫理论证明控制系统的稳定性。[结果]仿真结果显示,所研究的控制方法使水面船舶能够在较短的时间内减小航向跟踪误差并收敛至0。[结论]研究成果可为水面船舶航向跟踪控制设计提供参考。 展开更多

关键词 航向控制 漂角 滑模控制 有限时间扩张状态观测器 输入饱和约束

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基于线性估计模型的电动汽车质心侧偏角估计 被引量：9

2

作者 武冬梅 丁海涛 郭孔辉 《吉林大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期901-906,共6页

质心侧偏角估计是车辆稳定性控制系统中的关键技术和难点,针对电动汽车,本文充分利用车轮上的驱动力矩和制动力矩信息,计算出了轮胎上的纵向力。并将轮胎侧向力用纵向力和侧偏角表示或进行局部线性化。这样可以将二自由度车辆模型简化... 质心侧偏角估计是车辆稳定性控制系统中的关键技术和难点,针对电动汽车,本文充分利用车轮上的驱动力矩和制动力矩信息,计算出了轮胎上的纵向力。并将轮胎侧向力用纵向力和侧偏角表示或进行局部线性化。这样可以将二自由度车辆模型简化为以侧向速度为状态的线性估计模型,用于电动汽车质心侧偏角的估计。仿真结果表明:基于线性估计模型的质心侧偏角估计器的估计精度较高,对路面摩擦因数的依赖程度小,并且计算简单,可以应用于车辆的稳定性控制系统中。 展开更多

关键词 车辆工程 质心侧偏角估计 线性估计模型 稳定性控制 卡尔曼滤波

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双线法与横摆角速度法联合的车辆稳定性判据 被引量：7

3

作者 余卓平 冷搏 +1 位作者 熊璐 冯源 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期1841-1849,共9页

车辆稳定性判据决定了车辆稳定性控制系统的介入与退出时机,是车辆稳定性控制的基础.设计了一种基于相平面法的车辆稳定性判据,在传统双线法确定的稳定区域中引入横摆角速度法确定的稳定区域,设计联合车辆稳定性判据,协调对质心侧偏角... 车辆稳定性判据决定了车辆稳定性控制系统的介入与退出时机,是车辆稳定性控制的基础.设计了一种基于相平面法的车辆稳定性判据,在传统双线法确定的稳定区域中引入横摆角速度法确定的稳定区域,设计联合车辆稳定性判据,协调对质心侧偏角和横摆角速度的控制,并获取稳定性判据的相应阈值变化的数据库,用于在控制过程中查表获得车辆的稳定区域边界.利用质心侧偏角和横摆角速度偏离函数表征控制变量偏离参考值的程度和车辆状态相对稳定区域边界的位置.极限工况下,当车辆状态超出稳定区域边界时,车辆稳定性控制应迅速介入,控制车辆状态回到稳定区域. 展开更多

关键词 稳定性判据 质心侧偏角 横摆角速度 相平面法 稳定性控制

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基于GPS的汽车稳定性控制系统研究 被引量：7

4

作者 张金柱 张洪田 《测绘工程》 CSCD 2009年第5期1-4,共4页

介绍GPS测姿原理,利用双天线GPS接收机直接测量车身侧偏角等汽车状态参数,采用卡尔曼滤波器融合GPS与INS测量数据。运用滑模控制理论,设计汽车稳定性控制器。运用Matlab/simulink软件仿真在变换车道等各种工况下控制器的控制效果。

关键词 GPS测姿 车身侧偏角 卡尔曼滤波器 滑模控制

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基于质心侧偏角计算的自动转向控制 被引量：5

5

作者 刘延 周金应 +2 位作者 徐磊 龙军 程前 《重庆理工大学学报（自然科学）》 CAS 北大核心 2021年第8期33-38,89,共7页

为改善车辆高速行驶时质心侧偏角对车辆横向控制的影响,基于车辆动力学分析与辨识提出了一种基于无迹卡尔曼滤波理论的精确计算质心侧偏角的方法,并将其应用于车辆的自动转向控制系统。为验证算法的有效性,进行了相关的仿真分析。仿真... 为改善车辆高速行驶时质心侧偏角对车辆横向控制的影响,基于车辆动力学分析与辨识提出了一种基于无迹卡尔曼滤波理论的精确计算质心侧偏角的方法,并将其应用于车辆的自动转向控制系统。为验证算法的有效性,进行了相关的仿真分析。仿真结果表明:在实时计算质心侧偏角的基础上进行车辆的性能控制,可提高车辆的瞬态控制精度,有效改善车辆的舒适性。 展开更多

关键词 非线性路径跟踪 质心侧偏角估计 无迹卡尔曼滤波 自动转向控制

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多轴电动轮汽车双目标操纵稳定性优化分析 被引量：3

6

作者 张平霞 高利 朱永强 《机械设计与制造》 北大核心 2014年第10期5-7,共3页

根据电动轮式多轴汽车驱动力矩独立可控的特点,采用ADAMS/View建立五轴全轮驱动汽车的30自由度动力学模型,选择横摆角速度和质心侧偏角作为控制变量,基于PID控制算法,采用Matlab/Simulink建立整车双目标优化控制策略,控制内、外侧车轮... 根据电动轮式多轴汽车驱动力矩独立可控的特点,采用ADAMS/View建立五轴全轮驱动汽车的30自由度动力学模型,选择横摆角速度和质心侧偏角作为控制变量,基于PID控制算法,采用Matlab/Simulink建立整车双目标优化控制策略,控制内、外侧车轮的驱动力矩,实现整车操纵稳定性的最优。联合仿真结果表明,在进行角阶跃输入响应时,采用横摆角速度和质心侧偏角的联合控制策略,可在横摆角速度稳态值仅降低3%的情况下,使质心侧偏角稳态值降低14%,使汽车具有良好的轨迹跟踪性。 展开更多

关键词 角阶跃输入响应 全轮驱动 直接横摆力矩控制 侧偏角控制

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基于侧滑配平的单副翼极限位置卡死控制方法研究 被引量：2

7

作者 吴成富 邵朋院 戢凤 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期137-141,共5页

针对无人机单副翼极限位置卡死故障,提出了一种通过侧滑配平的控制方法,该方法的核心思想是利用侧滑角产生额外的滚转力矩来补偿单侧副翼卡死带来的不对称力矩。首先,分析了单侧副翼卡死时飞机的配平方法,得出了可以利用侧滑角来实现配... 针对无人机单副翼极限位置卡死故障,提出了一种通过侧滑配平的控制方法,该方法的核心思想是利用侧滑角产生额外的滚转力矩来补偿单侧副翼卡死带来的不对称力矩。首先,分析了单侧副翼卡死时飞机的配平方法,得出了可以利用侧滑角来实现配平的结论;进而提出了基于经典PID控制结构的侧滑角指令生成及控制方法,并完成了控制律设计;最后,进行非线性仿真,结果表明文中提出的方案能使无人机在单侧副翼极限位置卡死时快速稳定,并通过加入侧滑角使未卡死副翼的操纵能力逐渐恢复。 展开更多

关键词 无人机 副翼卡死 侧滑角控制 PID控制

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基于侧偏角估计的汽车稳定性控制仿真研究 被引量：2

8

作者 王硕 张向文 《计算机仿真》 北大核心 2019年第3期193-201,共9页

在极限工况下,汽车转向过程很容易失去控制造成不必要的交通事故,为了提高汽车在极限工况下的稳定性,提出了汽车转向过程的稳定性控制系统。利用UKF设计观测器估计质心侧偏角和横摆角速度,通过质心侧偏角和横摆角速度估计值与理想值之... 在极限工况下,汽车转向过程很容易失去控制造成不必要的交通事故,为了提高汽车在极限工况下的稳定性,提出了汽车转向过程的稳定性控制系统。利用UKF设计观测器估计质心侧偏角和横摆角速度,通过质心侧偏角和横摆角速度估计值与理想值之差设计滑模控制器,确定汽车稳定行驶所需横摆力矩并考虑实际约束条件进行力矩分配实现汽车的稳定性控制。为验证算法的有效性,分别在蛇形工况和双移线工况下进行仿真。仿真结果显示,设计的观测器可以比较准确的估计质心侧偏角和横摆角速度,稳定性控制系统可以有效的提高汽车转向过程的稳定性,具有一定的实用价值。 展开更多

关键词 质心侧偏角 无迹卡尔曼滤波 滑模控制 横摆力矩

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多方法融合的汽车质心侧偏角估计

9

作者 高自群 谢桂芝 +3 位作者 周兵 许艳 吴晓建 柴天 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期2391-2400,共10页

汽车质心侧偏角融合估计过程中存在量测噪声不确定、依赖路面附着系数问题,影响估计精度,为此提出联合运动学方式与运动几何方式的质心侧偏角融合估计算法.利用三自由度车辆运动学方程建立自适应扩展卡尔曼滤波器,用于车辆侧、纵向速度... 汽车质心侧偏角融合估计过程中存在量测噪声不确定、依赖路面附着系数问题,影响估计精度,为此提出联合运动学方式与运动几何方式的质心侧偏角融合估计算法.利用三自由度车辆运动学方程建立自适应扩展卡尔曼滤波器,用于车辆侧、纵向速度估计.设计轮胎侧偏刚度模糊自适应的运动几何估计器,以实现车辆侧向速度估计.根据2种估计方式适用性的差异,设计基于瞬态特性提取的侧向速度加权融合算法,利用侧向速度融合结果与运动学方式估计的纵向速度计算车辆质心侧偏角. Carsim-Simulink的仿真与驾驶员在环试验结果表明,所提算法具有高实时估计精度和路面附着系数变化的鲁棒性. 展开更多

关键词 质心侧偏角估计 运动学估计方式 运动几何估计方式 加权融合估计 模糊控制

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前馈加反馈的转向控制对车辆操纵特性影响研究与仿真 被引量：1

10

作者 徐丹 胡兵 《新技术新工艺》 2015年第7期18-21,共4页

提出了对汽车前轮转向控制采用预设传动比、后轮采用前轮转角比例前馈加横摆角速度比例反馈的控制策略对转向系统进行控制,并利用Simulink软件构建被控系统的仿真模型。其仿真结果表明:该控制策略基本有效,能够很好地实现稳态侧偏角为零... 提出了对汽车前轮转向控制采用预设传动比、后轮采用前轮转角比例前馈加横摆角速度比例反馈的控制策略对转向系统进行控制,并利用Simulink软件构建被控系统的仿真模型。其仿真结果表明:该控制策略基本有效,能够很好地实现稳态侧偏角为零,但增加了汽车从瞬态到稳态之间的振荡过程。为汽车的转向控制提供了参考。 展开更多

关键词 汽车操纵特性 稳态侧偏角 仿真研究 转向控制

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质心侧偏角对车辆稳定性影响的研究 被引量：41

11

作者 张晨晨 夏群生 何乐 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2011年第4期277-282,共6页

分别采用β方法和相平面法分析质心侧偏角对车辆稳定性的影响,重点分析各种不同因素对质心侧偏角质心侧偏角速度相平面的稳定性边界的影响。最终确定质心侧偏角控制准则,并通过道路试验进行了验证。

关键词 车辆稳定性 质心侧偏角 β法 相平面 控制准则

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高速无人驾驶车辆轨迹跟踪和稳定性控制 被引量：16

12

作者 王玉琼 高松 +3 位作者 王玉海 徐艺 郭栋 周英超 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期1922-1929,1947,共9页

针对高速无人驾驶车辆运动控制过程中轨迹跟踪精度和稳定性难以同时保障的问题,提出综合前馈-反馈及自抗扰控制(ADRC)补偿相结合的横向控制算法.通过车速和道路曲率信息计算前馈稳态前轮转向角,将质心侧偏角引入航向偏差,以车辆航向角... 针对高速无人驾驶车辆运动控制过程中轨迹跟踪精度和稳定性难以同时保障的问题,提出综合前馈-反馈及自抗扰控制(ADRC)补偿相结合的横向控制算法.通过车速和道路曲率信息计算前馈稳态前轮转向角,将质心侧偏角引入航向偏差,以车辆航向角偏差和侧向偏差作为参考量进行反馈控制,通过前馈-反馈控制提升瞬态轨迹跟踪性能.设计自抗扰控制器,通过扩张状态观测器对未建模动态和内外界干扰进行估计,通过将后轮侧偏角控制在参考值附近来补偿前轮转角,提升无人驾驶车辆的转向稳定性和控制器的鲁棒性.不同工况下的仿真结果表明,利用该方法可以保证高速无人驾驶车辆稳定地跟踪期望路径行驶,轨迹跟踪偏差较小,对车辆参数变化和外界干扰具有较强的鲁棒性. 展开更多

关键词 高速无人驾驶车辆 轨迹跟踪 转向稳定性 后轮侧偏角 扩张状态观测器 自抗扰控制(ADRC)

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多轴转向车辆零侧偏角控制策略研究 被引量：11

13

作者 张小江 高秀华 +1 位作者 赵建国 田阳阳 《农业装备与车辆工程》 2008年第6期13-15,63,共4页

建立了多轴转向车辆的二自由度操纵动力学模型,并得到多桥转向车辆横摆角速度,质心侧偏角及侧向加速度与前轮转角之间的传递函数的通用公式。在此基础上,得到车辆采用零侧偏角控制策略时,车辆转向中心到质心的距离,横摆角速度增益及侧... 建立了多轴转向车辆的二自由度操纵动力学模型,并得到多桥转向车辆横摆角速度,质心侧偏角及侧向加速度与前轮转角之间的传递函数的通用公式。在此基础上,得到车辆采用零侧偏角控制策略时,车辆转向中心到质心的距离,横摆角速度增益及侧向加速度增益的表达式。以某五轴转向车辆为例,对其转向性能进行了分析,结果说明:零侧偏角控制策略能适用于工程车辆,且能使车辆转向更平稳,在高速运行时,能显著提高车辆的稳定性。 展开更多

关键词 多桥转向 零侧偏角控制策略 操纵动力学模型

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质心侧偏角估计误差对车辆稳定性控制的影响 被引量：5

14

作者 张武学 熊璐 +2 位作者 余卓平 王阳 冯源 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2013年第10期857-862,933,共7页

基于运动跟踪控制算法,仿真分析了偏移误差和比例误差两种典型的质心侧偏角估计误差对车辆稳定性控制的影响。结果表明,为保证驾驶员操作强度小和车辆稳定性好,质心侧偏角偏移误差不应超过2°,比例误差不应超过20%。只要车辆的稳定... 基于运动跟踪控制算法,仿真分析了偏移误差和比例误差两种典型的质心侧偏角估计误差对车辆稳定性控制的影响。结果表明,为保证驾驶员操作强度小和车辆稳定性好,质心侧偏角偏移误差不应超过2°,比例误差不应超过20%。只要车辆的稳定性没有受到太大影响,适当低估质心侧偏角能使车辆获得更好的操控性。 展开更多

关键词 稳定性控制 质心侧偏角 误差影响 运动跟踪控制算法

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基于汽车质心侧偏角的EPS回正控制策略 被引量：5

15

作者 王其东 王金波 +1 位作者 陈无畏 朱文勃 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第8期910-916,共7页

针对传统的转向回正控制容易产生回正过度或回正不足的情况,提出一种基于质心侧偏角的汽车电动助力转向回正控制策略。建立车辆动力学模型,基于车载电子稳定程序传感器信号,采用无迹卡尔曼滤波方法在线实时估计路面附着系数和车辆的质... 针对传统的转向回正控制容易产生回正过度或回正不足的情况,提出一种基于质心侧偏角的汽车电动助力转向回正控制策略。建立车辆动力学模型,基于车载电子稳定程序传感器信号,采用无迹卡尔曼滤波方法在线实时估计路面附着系数和车辆的质心侧偏角。将估计的质心侧偏角与期望质心侧偏角的偏差作为输入,对车辆进行转向回正滑模控制。在Carsim、Matlab/Simulink和LabVIEW中对车辆不同工况下的转向回正性能进行仿真和硬件在环试验。结果表明,提出的转向回正控制策略能够有效地改善车辆的中心转向性能,使车辆具有良好的回正效果。 展开更多

关键词 电子稳定程序 质心侧偏角 EPS回正控制 中心转向性能

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主动悬架与多桥转向混合控制器的设计与仿真分析 被引量：3

16

作者 王欢 高秀华 +2 位作者 杨铭 杨圣印 陈建凯 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期208-214,共7页

为了改善多桥车辆操纵稳定性和行驶平顺性,通过建立多桥车辆的5+2n自由度动力学模型,设计了主动悬架与多桥转向线性系统二次型最优控制(LQG)综合控制器。通过仿真试验,对比分析了采用与不采用综合控制器2种情况下,多桥车辆不同车速下对... 为了改善多桥车辆操纵稳定性和行驶平顺性,通过建立多桥车辆的5+2n自由度动力学模型,设计了主动悬架与多桥转向线性系统二次型最优控制(LQG)综合控制器。通过仿真试验,对比分析了采用与不采用综合控制器2种情况下,多桥车辆不同车速下对阶跃信号的各项性能指标的响应。结果表明:低速情况下,采用综合控制器较不采用控制器的多桥车辆侧偏角峰值减小0.03rad、横摆角速度峰值减小0.1rad/s、车身侧倾角峰值减小0.015rad、俯仰角峰值减小0.015rad、车身垂直加速度峰值减小0.3m/s2、轮胎动位移峰值减小0.009m;高速情况下,以上各性能指标峰值分别减小0.095rad、0.4rad/s、0.075rad、0.09rad、2.1m/s2、0.018m。多桥车辆采用综合控制器相对于不采用控制器时的操纵稳定性和行驶平顺性都有显著改善。 展开更多

关键词 车辆 混合控制 设计 多桥转向 主动悬架 零侧偏角控制策略

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四轴全轮转向车辆操纵稳定性分析 被引量：1

17

作者 田豪 《汽车实用技术》 2017年第2期168-170,共3页

建立了四轴全轮转向车辆的线性二自由度车辆模型,进行了理论分析和数学公式推导。以某四轴重型运输车为例,基于零质心侧偏角策略确定转向瞬心位置以及后桥转角与前桥转角的比例关系,并讨论了全轮转向对车辆稳态响应和瞬态响应的影响。

关键词 全轮转向 二自由度 零质心侧偏角策略 稳态响应 瞬态响应

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侧滑角对横航向控制律设计影响分析

18

作者 邹俊俊 翁雪花 +1 位作者 肖成方 张羽白 《教练机》 2021年第1期24-26,37,共4页

本文以某型机为例,在飞控系统中引入侧滑角信号,分析对比加入侧滑角反馈后对飞机偏离特性的影响。同时对引入侧滑角信号后的飞控系统进行横航向控制律设计,并和传统的横航向控制律设计进行对比分析,通过进行六自由度仿真分析,对比两者... 本文以某型机为例,在飞控系统中引入侧滑角信号,分析对比加入侧滑角反馈后对飞机偏离特性的影响。同时对引入侧滑角信号后的飞控系统进行横航向控制律设计,并和传统的横航向控制律设计进行对比分析,通过进行六自由度仿真分析,对比两者的横航向响应特性。 展开更多

关键词 侧滑角反馈 横航向控制律设计 偏离特性 六自由度仿真

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车辆转向统一动力学模型及模型跟踪控制 被引量：13

19

作者 张小江 高秀华 王云超 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期173-177,共5页

为将两轴车辆控制算法应用于多轴车辆,该文在多轴转向车辆二自由度动力学模型的基础上,建立了多轴转向车辆和两轴车辆的统一动力学模型;在此统一动力学模型的基础上可通过对任两轴车轮的控制就能实现对多轴转向车辆的控制。同时根据零... 为将两轴车辆控制算法应用于多轴车辆,该文在多轴转向车辆二自由度动力学模型的基础上,建立了多轴转向车辆和两轴车辆的统一动力学模型;在此统一动力学模型的基础上可通过对任两轴车轮的控制就能实现对多轴转向车辆的控制。同时根据零侧偏角控制策略构建了多轴车辆的动力学理想模型;对前轮机械转向和前轮电控转向的多轴转向车辆,分别设计了基于模型跟踪的控制系统并进行了分析。分析结果表明,采用统一动力学模型、零侧偏角控制策略和模型跟踪控制方法,控制系统调整方便且较易实现,也能达到理想的控制效果。 展开更多

关键词 车辆 转向 动力学模型 零侧偏角 模型跟踪控制

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多轴转向车辆的转向性能 被引量：9

20

作者 张小江 高秀华 杨铭 《吉林大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期859-863,共5页

建立了多轴转向车辆的三自由度动力学普适方程,对多轴转向车辆的不同转向方式进行对比分析。分析了多轴转向性能评价参数与车速的关系以及车辆在时域和频域的响应。分析结果表明:多轴转向车辆的转向特性取决于车身质心的位置、轮胎的侧... 建立了多轴转向车辆的三自由度动力学普适方程,对多轴转向车辆的不同转向方式进行对比分析。分析了多轴转向性能评价参数与车速的关系以及车辆在时域和频域的响应。分析结果表明:多轴转向车辆的转向特性取决于车身质心的位置、轮胎的侧偏刚度、各轴的分布、各轴的质量及控制算法。对于同一多轴转向车辆,前轮转向和全轮机械转向的转向性能较为接近,采用零侧偏角控制策略的多轴转向车辆在高速运行时,车辆的横摆角速度、侧偏角和车身的侧倾角都比前轮转向和全轮机械转向要小,系统反应也更快捷,显著提高了车辆的稳定性、行驶安全性和乘坐舒适性。 展开更多

关键词 车辆工程 多轴转向 零侧偏角控制策略 动力学模型

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