MATLAB平台下的四轮转向汽车动力学与控制策略优化

该论文深入探讨了基于MATLAB的四轮转向汽车操纵动力学及其控制策略的研究。作者以太原理工大学硕士研究生的毕业论文形式，针对四轮转向汽车技术的优势，如提高低速行驶的转向性能和高速行驶的稳定性，提出了创新的控制方法。 在MATLAB的环境下，论文首先通过建立模块化模型，运用多种控制策略如鲁棒控制、模糊控制和神经网络控制，对四轮转向汽车的转向系统进行仿真。通过对仿真结果的分析，确定最适合的控制方法，这为评估和优化汽车操纵稳定性提供了关键依据。 论文进一步采用了SAE坐标系对四轮转向汽车进行动力学分析，构建了三种不同自由度的动力学模型。通过数学和物理知识，将动力学模型转化为运动学模型，然后利用现代控制理论将其转化为数学模型，如传递函数模型和状态方程模型，为后续的控制策略设计奠定理论基础。 在车辆稳定性控制方面，论文着重分析了二自由度车辆模型中的横摆角速度与稳定性和质心侧偏角与稳定性的关系。并通过MATLAB/Simulink平台，实施横摆角速度反馈控制，分别在30km/h和90km/h的速度条件下进行了仿真，并与传统方法进行了对比，以评估控制效果的优劣。 论文还涉及了MATLAB/Simulink环境下的四轮转向系统最优仿真模块模型设计。通过将运动微分方程转化为状态方程模型，分析系统的可控性和可观性，确保了模型的有效性。在此基础上，设计了PID控制器，构建PID子系统，并精细调整系统参数，特别是在分数阶PID控制的数学模型建立上，展示了作者的深入理解和实践能力。 这篇论文不仅涵盖了MATLAB软件在四轮转向汽车控制中的应用，还融合了现代控制理论、动力学分析和实际仿真操作，为四轮转向汽车的操纵性能提升提供了实用的控制策略和理论支持。