袁磊王超史辉刘西侠

（1.北京特种车辆研究所，北京 100072；2.装甲兵工程学院，北京 100072）

三轴车辆全轮转向模型预测控制研究

袁磊1王超1史辉1刘西侠2

（1.北京特种车辆研究所，北京 100072；2.装甲兵工程学院，北京 100072）

针对由于控制参数和外界环境不确定而导致的线性全轮转向控制器控制精度不高的问题，研究了对模型精度要求低、能处理多约束问题和鲁棒性较好的全轮转向模型预测控制算法。构建车辆数学模型、UA轮胎模型，设计全轮转向模型预测控制器，并选取典型工况，对比分析了基于模型预测控制的全轮转向车辆、线性控制全轮转向车辆和原双前桥转向车辆的响应特性。结果表明：模型预测控制算法对车轮刚度摄动和外界侧风干扰具有较好的鲁棒性，车辆控制效果较好。

1 引言

当前，多轴轮式车辆发动机功率和传动系传动比能够较好地满足车辆高速行驶要求，但其常遇到湿滑路面转向和紧急避障转向工况，这些工况下车辆极易出现转向发飘、侧滑、侧翻和失去转向能力的情况，这成为制约车辆行驶车速进一步提高的关键因素[1～2]。两轴车辆的研究经验表明：全轮转向技术可有效提高车辆的高速操纵稳定性[3～4]。

常见的多轴车辆全轮转向多采用零质心侧偏角比例控制，其控制器采用线性方程进行设计，其控制效果主要依赖于模型的精确度，即当整车质量、地面附着系数发生变化时控制算法的鲁棒性较差[3～6]。另外，线性控制模型仅在车轮侧向力学特性处于线性范围时较为有效，但大多数情况下其特性是非线性的[7～8]。……