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基于自适应模型预测的智能汽车横向轨迹跟踪控制
被引量：
16
1
作者
张志达
郑玲
+2 位作者
张紫微
李以农
梁艺潇
《中国公路学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第7期305-316,共12页
当路面附着情况和车辆行驶状态不断变化时,基于恒定侧偏刚度的模型预测控制(MPC)不能考虑轮胎非线性特性的影响,难以保证车辆轨迹跟踪的适应性。为此,提出一种考虑轮胎侧向力计算误差的自适应模型预测控制(AMPC),以提高智能汽车在不确...
当路面附着情况和车辆行驶状态不断变化时,基于恒定侧偏刚度的模型预测控制(MPC)不能考虑轮胎非线性特性的影响,难以保证车辆轨迹跟踪的适应性。为此,提出一种考虑轮胎侧向力计算误差的自适应模型预测控制(AMPC),以提高智能汽车在不确定工况下的轨迹跟踪性能。分析了路面附着系数和垂向载荷对轮胎侧向力的影响,基于平方根容积卡尔曼滤波(SCKF)算法,设计了利用侧向加速度和横摆角速度作为测量变量的前后轮胎侧向力估计器。利用轮胎侧向力线性计算值与估计值的差值计算得到侧偏刚度修正因子,设计了前后轮胎侧偏刚度的自适应修正准则,进而提出了一种基于时变修正刚度的AMPC控制方法。基于CarSim与MATLAB/Simulink联合仿真和硬件在环测试平台,对AMPC控制的有效性和实时性进行了验证。研究结果表明:在不同的路面附着情况和车辆行驶状态下,AMPC控制都能够降低横向位置偏差和航向角偏差,有效提高车辆的轨迹跟踪精度,其控制效果明显优于基于恒定侧偏刚度的标准MPC控制。尤其在低附着工况下,标准MPC控制会因为线性轮胎力的计算误差过大而导致车辆在轨迹跟踪时严重失稳,而AMPC控制通过估计轮胎力修正侧偏刚度依然能够保证车辆稳定有效的跟踪参考轨迹。所提出的AMPC控制在保证控制精度的同时具有良好的实时性,对智能汽车控制系统的设计与优化具有重要参考价值。
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关键词
汽车工程
轨迹跟踪控制
自适应模型预测
轮胎侧向力估计
平方根容积卡尔曼滤波
原文传递
基于横摆力矩的轮胎侧向力估计算法
被引量：
1
2
作者
赵林峰
杨军
+1 位作者
张荣芸
陈无畏
《中国机械工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018年第19期2284-2289,2297,共7页
通过对非线性汽车动力学模型进行分析,提出了一种基于横摆力矩的轮胎侧向力估计算法。轮胎侧向力的估计采用三个基本步骤,首先基于干扰观测器对侧向力横摆力矩进行估计,然后利用最小二乘法对两前轮与两后轮侧向力之和进行估计,最后采用...
通过对非线性汽车动力学模型进行分析,提出了一种基于横摆力矩的轮胎侧向力估计算法。轮胎侧向力的估计采用三个基本步骤,首先基于干扰观测器对侧向力横摆力矩进行估计,然后利用最小二乘法对两前轮与两后轮侧向力之和进行估计,最后采用垂向载荷按比例分配的经验方法对各轮胎侧向力进行估计。基于MATLAB/Simulink软件,对此轮胎侧向力估计系统进行仿真,将所得结果与CarSim动力学仿真软件结果进行对比,并采用硬件在环仿真平台进行试验验证。结果表明,所提估计算法能够准确地估计出轮胎侧向力,避免了复杂轮胎模型的运用以及对地面附着系数的依赖。
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关键词
横摆力矩
轮胎侧向力
干扰观测器
估计
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职称材料
题名
基于自适应模型预测的智能汽车横向轨迹跟踪控制
被引量：
16
1
作者
张志达
郑玲
张紫微
李以农
梁艺潇
机构
重庆大学机械传动国家重点实验室
出处
《中国公路学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第7期305-316,共12页
基金
国家自然科学基金项目(51875061)
重庆市技术创新与应用发展专项(cstc2019jscx-zdztzxX0032)
重庆市研究生科研创新项目(CYB19063)。
文摘
当路面附着情况和车辆行驶状态不断变化时,基于恒定侧偏刚度的模型预测控制(MPC)不能考虑轮胎非线性特性的影响,难以保证车辆轨迹跟踪的适应性。为此,提出一种考虑轮胎侧向力计算误差的自适应模型预测控制(AMPC),以提高智能汽车在不确定工况下的轨迹跟踪性能。分析了路面附着系数和垂向载荷对轮胎侧向力的影响,基于平方根容积卡尔曼滤波(SCKF)算法,设计了利用侧向加速度和横摆角速度作为测量变量的前后轮胎侧向力估计器。利用轮胎侧向力线性计算值与估计值的差值计算得到侧偏刚度修正因子,设计了前后轮胎侧偏刚度的自适应修正准则,进而提出了一种基于时变修正刚度的AMPC控制方法。基于CarSim与MATLAB/Simulink联合仿真和硬件在环测试平台,对AMPC控制的有效性和实时性进行了验证。研究结果表明:在不同的路面附着情况和车辆行驶状态下,AMPC控制都能够降低横向位置偏差和航向角偏差,有效提高车辆的轨迹跟踪精度,其控制效果明显优于基于恒定侧偏刚度的标准MPC控制。尤其在低附着工况下,标准MPC控制会因为线性轮胎力的计算误差过大而导致车辆在轨迹跟踪时严重失稳,而AMPC控制通过估计轮胎力修正侧偏刚度依然能够保证车辆稳定有效的跟踪参考轨迹。所提出的AMPC控制在保证控制精度的同时具有良好的实时性,对智能汽车控制系统的设计与优化具有重要参考价值。
关键词
汽车工程
轨迹跟踪控制
自适应模型预测
轮胎侧向力估计
平方根容积卡尔曼滤波
Keywords
automotive
engineering
trajectory
tracking
control
adaptive
model
prediction
tire
lateral
force
estimation
square-root
cubature
Kalman
filter
分类号
U461.1 [机械工程—车辆工程]
原文传递
题名
基于横摆力矩的轮胎侧向力估计算法
被引量：
1
2
作者
赵林峰
杨军
张荣芸
陈无畏
机构
合肥工业大学汽车与交通工程学院
安徽工程大学机械与汽车工程学院
出处
《中国机械工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018年第19期2284-2289,2297,共7页
基金
国家自然科学基金资助项目(51675151
51605003)
+1 种基金
安徽省科技重大专项(17030901060)
江苏省道路运载工具新技术应用重点实验室开放课题(BM20082061703)
文摘
通过对非线性汽车动力学模型进行分析,提出了一种基于横摆力矩的轮胎侧向力估计算法。轮胎侧向力的估计采用三个基本步骤,首先基于干扰观测器对侧向力横摆力矩进行估计,然后利用最小二乘法对两前轮与两后轮侧向力之和进行估计,最后采用垂向载荷按比例分配的经验方法对各轮胎侧向力进行估计。基于MATLAB/Simulink软件,对此轮胎侧向力估计系统进行仿真,将所得结果与CarSim动力学仿真软件结果进行对比,并采用硬件在环仿真平台进行试验验证。结果表明,所提估计算法能够准确地估计出轮胎侧向力,避免了复杂轮胎模型的运用以及对地面附着系数的依赖。
关键词
横摆力矩
轮胎侧向力
干扰观测器
估计
Keywords
yaw
moment
tire
lateral
force
disturbance
observer
estimation
分类号
U461.1 [机械工程—车辆工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于自适应模型预测的智能汽车横向轨迹跟踪控制
张志达
郑玲
张紫微
李以农
梁艺潇
《中国公路学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
16
原文传递
2
基于横摆力矩的轮胎侧向力估计算法
赵林峰
杨军
张荣芸
陈无畏
《中国机械工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018
1
下载PDF
职称材料
已选择
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引用分析
参考文献
引证文献
统计分析
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