CN103661367A - 提高牵引拖车操纵稳定性的自适应主动转向控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高牵引拖车操纵稳定性的自适应主动转向控制方法，其特征在于包括如下步骤：1)根据牵引拖车的动力学特性，推导车辆动力学数学模型并解析其特性；2)设计一个没有内轮差的理想转向模型，让实际车辆去跟踪这个理想转向模型，尽可能的减少或者消除内轮差；3)采用具有强鲁棒性的自适应控制理论，开发使实际车辆去跟踪理想转向模型的自适应控制算法，进行仿真分析，并有效控制使牵引车自适应主动转向。通过本发明实际的牵引拖车能实现理想转向模型的设计性能，从而消除内轮差的产生。
Description
技术领域：
本发明涉及一种牵引拖车的控制方法，特别涉及一种提高牵引拖车操纵稳定性的自适应主动转向控制方法。
背景技术：
牵引拖车是装备有特殊装置用于牵引挂车的商用车辆，由牵引车(tractor)和挂车(trailer)组成。牵引车和挂车的连接有半挂和全挂两种方式。第一种是挂车的前面一半搭在牵引车后段上面的牵引鞍座上，牵引车后面的桥承受挂车的一部分重量；第二种是挂车的前端连在牵引车的后端，牵引车只提供向前的拉力，拖着挂车走，但不承受挂车的向下的重量。不管是半挂连接，还是全挂连接，牵引拖车装载前后质量都存在很大变化，而且在转弯时容易发生内轮差的现象。内轮差是引起牵引拖车交通事故的重要原因之一。牵引拖车的载质量越大，满载后整车总质量变化越大；牵引拖车的轴距越大，内轮差越大。而且牵引车和拖车之间不是刚性连接，系统自由度多，驾驶难度高，驾驶员负担重，牵引拖车一旦陷入不稳定状态，仅靠驾驶员操纵很难恢复正常，操作不当易发生侧翻事故。为了保证其安全性和操纵稳定性达到最佳，提高牵引拖车的操纵稳定性成了亟待解决的问题。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是提供一种提高牵引拖车操纵稳定性的自适应主动转向控制方法，其特征在于包括如下步骤：1)根据牵引拖车的动力学特性，推导车辆动力学数学模型并解析其特性；2)设计一个没有内轮差的理想转向模型，让实际车辆去跟踪这个理想转向模型，尽可能的减少或者消除内轮差；3)采用具有强鲁棒性的自适应控制理论，开发使实际车辆去跟踪理想转向模型的自适应控制算法，进行仿真分析，并有效控制使牵引车自适应主动转向。
本发明更进一步的技术特征是所述第三部包括如下步骤：(1)检测牵引车的横向速度，牵引车的横向角速度，牵引车和拖车连接的连接角；(2)根据检测信号所得到的三组数据计算牵引车的前后轮和拖车轮的转向角；(3)把采集到的信号和通过理想转向模型计算获得的理想信号进行对比，算出误差信号。然后，把误差信号投入到设计的自适应转向控制器中，计算出实际需要的牵引车前后轮和拖车轮的转向角；(4)把算出的转向角输入到实际的牵引拖车，使误差信号向零收束，也就是使采集到的传感器信号和通过理想转向模型计算获得的理想信号一致。
本发明的有益效果是：
本发明通过牵引拖车转向运动动力学分析，设计一个无内轮差的理想状态，让实际车辆去追踪这个理想状态，从而消除内轮差的影响，最终通过鲁棒和自适应控制理论对牵引拖车进行转向控制，使车辆不但在各种工况下都能保持良好的运动状态，同时，针对普通的驾驶员来讲，还能降低其在极限复杂工况下连续操作所带来的紧张感和疲劳度，甚至是误操作，例如在大侧向加速度时，轮胎受力处于非线性饱和区域，车辆侧向运动处于将要失稳的临界工况时，普通驾驶员很难能最大限度地发挥和利用轮胎对地面的附着能力，并使车辆运动能平稳地回复到通常驾驶者所能控制的状态。因此，本发明是具有良好鲁棒性能的控制方法，可以实现驾驶员的“无忧虑”驾驶。
附图说明：
图1是本发明一实施例的流程图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做进一步说明：
图1是本发明一实施例的流程图，由于本发明第一和第二步骤为预先的特性分析及模型设计，因此图中未示，图1主要是对第三步骤的流程详解：(1)启动后以驾驶员转动方向盘的角度作为最初的输入；(2)将该输入与理想转向模型比对；(3)计算实际车辆检测信号与理想转向模型信号间的误差；(4)应用基于自适应控制理论的全车轮主动转向控制算法；(5)判断实际车辆检测信号与理想转向模型信号间的误差是否为零，如为零则结束，如不为零，则把误差信号投入到设计的自适应转向控制器中，计算出实际需要的牵引车前后轮和拖车轮的转向角，把算出的转向角输入到实际的牵引拖车，使误差信号向零收束，也就是使采集到的传感器信号和通过理想转向模型计算获得的理想信号一致。
本发明的使用可以使实际的牵引拖车能实现理想转向模型的设计性能，从而消除内轮差的产生。自适应转向控制器具有强鲁棒性，因此，通过计算得到实际需要的牵引车前后轮和拖车轮的转向角不受任何车辆参数不确定性变化的影响。
虽然已经在此处描述了具体实施方式，但是本发明的覆盖范围不限于此。相反，本发明涵盖所有在字面上或在等效形式的教导下实质上落在权利要求的范围内的所有技术方案。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (2)
1.一种提高牵引拖车操纵稳定性的自适应主动转向控制方法，其特征在于包括如下步骤：
1)根据牵引拖车的动力学特性，推导车辆动力学数学模型并解析其特性；
2)设计一个没有内轮差的理想转向模型，让实际车辆去跟踪这个理想转向模型，尽可能的减少或者消除内轮差；
3)采用具有强鲁棒性的自适应控制理论，开发使实际车辆去跟踪理想转向模型的自适应控制算法，进行仿真分析，并有效控制使牵引车自适应主动转向。
2.如权利要求1所述的提高牵引拖车操纵稳定性的自适应主动转向控制方法，其特征在于：所述第三部包括如下步骤：
(1)检测牵引车的横向速度，牵引车的横向角速度，牵引车和拖车连接的连接角；
(2)根据检测信号所得到的三组数据计算牵引车的前后轮和拖车轮的转向角；
(3)把采集到的信号和通过理想转向模型计算获得的理想信号进行对比，算出误差信号。然后，把误差信号投入到设计的自适应转向控制器中，计算出实际需要的牵引车前后轮和拖车轮的转向角；
(4)把算出的转向角输入到实际的牵引拖车，使误差信号向零收束，也就是使采集到的传感器信号和通过理想转向模型计算获得的理想信号一致。
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Country Status (1)
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104386125A (zh) * | 2014-11-06 | 2015-03-04 | 上海电机学院 | 一种电动汽车的驱动电机控制方法 |
| CN107380161A (zh) * | 2017-07-18 | 2017-11-24 | 吉林大学 | 一种辅助驾驶员实现理想行驶轨迹的主动转向控制装置 |
| CN108791275A (zh) * | 2017-04-28 | 2018-11-13 | 株式会社万都 | 车辆控制设备及其控制方法 |
| CN111352442A (zh) * | 2020-01-08 | 2020-06-30 | 重庆大学 | 一种基于鲁棒H infinite控制的牵引式挂车轨迹跟踪方法 |
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Cited By (5)
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| CN111352442B (zh) * | 2020-01-08 | 2023-06-16 | 重庆大学 | 一种基于鲁棒H infinite控制的牵引式挂车轨迹跟踪方法 |
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| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140326 |