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基于CarSim和Simulink的四轮独立驱动电动汽车转矩分配控制（三自由度车辆模型: 纵向、横向及横摆）- 离散LQR控制方法

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简介：
本研究探讨了在三自由度车辆模型下，利用离散LQR控制策略优化基于CarSim和Simulink的四轮独立驱动电动汽车转矩分配控制系统，实现纵向、横向及横摆稳定性的提升。 四轮独立驱动电动汽车转矩分配控制采用CarSim与Simulink联合三自由度车辆模型（包括纵向、横向及横摆）的控制方法为离散LQR（包含连续系统的离散化方法和求解步骤）。该文档详细介绍了控制器的设计以及二自由度稳定性控制目标的推导过程。所使用的MATLAB版本为2018b，CarSim版本为2018。

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  • 基于CarSim和Simulink的四轮独立驱动电动汽车转矩分配控制（三自由度车辆模型: 纵向、横向及横摆）- 离散LQR控制方法
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    本研究探讨了在三自由度车辆模型下，利用离散LQR控制策略优化基于CarSim和Simulink的四轮独立驱动电动汽车转矩分配控制系统，实现纵向、横向及横摆稳定性的提升。 四轮独立驱动电动汽车转矩分配控制采用CarSim与Simulink联合三自由度车辆模型（包括纵向、横向及横摆）的控制方法为离散LQR（包含连续系统的离散化方法和求解步骤）。该文档详细介绍了控制器的设计以及二自由度稳定性控制目标的推导过程。所使用的MATLAB版本为2018b，CarSim版本为2018。
     
  • 四轮独立驱动电动车转矩分配控制：结合CarSim和Simulink的三自由度车辆模型离散LQR控制策略及控制器设计详解
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    本文详细介绍了一种基于CarSim与Simulink平台的四轮独立驱动电动汽车转矩分配控制策略，采用三自由度车辆模型并运用离散LQR方法优化控制性能。通过详尽的设计过程和仿真验证，展现了该控制器在提高电动车操控性和稳定性方面的有效性。 本段落详细介绍了四轮独立驱动电动汽车的转矩分配控制系统的设计与实现过程。首先阐述了三自由度车辆模型的基本概念及其纵向、横向及横摆运动的状态方程。随后，文章探讨了如何利用CarSim和Simulink进行联合仿真的具体步骤和技术要点，包括数据单位匹配以及通信设置等关键环节。 接着深入介绍了离散LQR控制器的设计方法，涵盖了状态权重矩阵Q与输入权重矩阵R的选择策略，并详细说明了将连续系统转化为离散系统的操作流程。此外，文中还讨论了轮胎负荷率分配算法和扭矩分配策略的应用场景，特别是在低附着力路面条件下的具体实施方式。 最后通过双移线工况测试验证控制器的实际效果并分享了一些调试经验和常见问题的解决方案。本段落旨在为从事汽车工程、自动驾驶技术和控制系统研发的专业人士提供有价值的参考信息，尤其是对于关注电动汽车及先进控制算法的研究者来说具有重要借鉴意义。 文中提供了丰富的MATLAB代码片段和实用技巧帮助读者更好地掌握相关理论和技术，并强调了实际项目开发过程中需要注意的关键点如参数一致性以及数据同步等问题。
     
  • 4WS Vehicle 2DOF - 四轮转向两自由度车辆模型_横摆
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    本模型为四轮独立转向车辆系统，具备两个自由度，专注于研究汽车横摆特性。适用于自动驾驶、车辆动力学分析等领域。 四轮转向汽车的2自由度Simulink模型包括车速、前轮转向角度和后轮转角作为输入参数，并输出横摆角速度、质心侧偏角以及侧向加速度。
     
  • 车辆七自由度模型.zip_车辆的七自由度与模型_车辆横向及纵向分析
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    本资源提供车辆七自由度模型，涵盖横向和纵向动态特性分析，适用于研究车辆运动控制、稳定性评估等场景。 本段落件提供了一个七自由度车辆模型，涵盖了车辆的纵向、横向和侧向自由度，并附有相关的数学公式。
     
  • 汽车四自由度模型（包括横摆、车身侧倾、侧向运动和方向盘转角）
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    本模型涵盖了汽车动力学中的关键参数，包括横摆运动、车身侧倾、侧向移动以及方向盘角度变化，用于精确分析车辆动态性能。 模型是基于郭孔辉所著的《汽车操作动力学原理》中的汽车四自由度微分方程搭建的。运行结果显示效果不错，希望对下载该模型的朋友有所帮助。
     
  • 基于车辆二自由度动力学模型的自动驾驶横向和纵向控制：PID与MPC算法结合，Matlab Simulink与Carsim仿真教学视频...
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    本课程讲解了利用PID与MPC算法结合，基于车辆二自由度动力学模型进行自动驾驶横向及纵向控制的设计，并通过Matlab Simulink与Carsim软件实现仿真。适合对智能驾驶技术感兴趣的学员学习。 本研究基于车辆二自由度动力学模型探讨了自动驾驶中的横纵向控制策略，并结合PID与MPC算法进行融合设计。通过Matlab Simulink与Carsim仿真平台验证该方案的有效性，其中纵向采用百度Apollo的双环PID控制方法，而横向则参考其MPC控制技术实现。轨迹规划基于五次多项式函数形式。 研究结果表明，在车辆二自由度模型框架下进行S函数编程后，所设计的控制系统在侧向位移和纵向位移跟踪方面表现出良好的效果；同时，对于车速跟随也有不错的性能表现，尽管存在一定的误差。 实验采用的软件版本为Matlab Simulink 2021a与Carsim 2019.0。此外还提供了详细的仿真演示视频教程以帮助初学者理解整个控制策略的设计流程及实现细节，并附有相关参考资料供进一步研究使用。
     
  • Simulink中的二自由度汽车模型（包括横摆和侧向）
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    本项目在Simulink中构建了一个包含横摆与侧向运动控制的二自由度汽车动力学模型，用于研究车辆动态响应及稳定性。 适合新手小白的模型可以运行，如果有不明白的地方可以在评论区留言一起讨论。根据实际情况需要简化后将多自由度整车模型简化为二自由度车辆动力学模型。在分析中直接以前轮转角作为输入而忽略了转向系统的影响；也忽略了悬架的作用，认为汽车车厢只作平行于地面的平面运动，即只有沿y轴方向的侧向运动和绕z轴的横摆运动。建立运动微分方程时还假设：不考虑地面切向力对轮胎侧偏特性的影响，并忽略左右车轮因载荷变化而导致的轮胎特性和回正力矩的变化。
     
  • 四轮轮毂电机驱动车辆横摆力矩与转矩矢量分配控制的仿真研究：滑模和PID联合控制策略及力矩分配方法分析
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    本研究针对四轮独立驱动电动汽车，采用滑模和PID联合控制策略进行横摆力矩调控，并探讨了最优转矩矢量分配算法，通过仿真验证其有效性和优越性。 本段落研究了四轮轮毂电机驱动车辆的横摆力矩与转矩矢量分配控制仿真，并探讨了滑模与PID联合控制策略及力矩分配方法。同时，还对四轮轮毂电机驱动车辆的DYC（直接横摆力矩控制）和TVC（转矩矢量分配）系统的分层控制策略进行了仿真研究。 整体采用分层控制策略：顶层控制器的任务是利用车辆状态信息、横摆角速度以及质心侧偏角误差，计算出维持车辆稳定性的期望附加横摆力矩。为了减少车速影响，设计了纵向速度跟踪控制器；底层控制器的任务是对顶层控制器得到的期望附加横摆力矩及驱动力进行分配，以实现整车在高速附着路面条件下的稳定性控制。 顶层控制器采用滑模控制（SMC）和PID控制方法来计算维持车辆稳定性的期望附加横摆力矩。底层控制器则使用平均分配或基于特殊目标函数优化的定制化分配方法来进行转矩矢量的分配，以实现整车在不同行驶状态下的最优性能表现。 本段落使用的驾驶员模型是CarSim自带的预瞄模型，并采用了PID速度跟踪控制器来确保车辆的速度稳定性和一致性。
     
  • 三自由度四轮转向汽车的操纵动力学模型代码
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    本项目旨在开发一款用于模拟三自由度四轮转向汽车运动特性的操纵动力学模型代码。通过精确计算与仿真分析，优化车辆操控性能和稳定性。 三自由度四轮转向汽车操纵动力学模型代码涉及的主要知识点包括汽车操纵动力学、四轮转向系统以及MATLAB编程。在汽车工程领域，操纵动力学是研究车辆稳定性和操控性能的重要部分，它关系到行驶安全与驾驶者的控制体验。 二轮模型是指简化版的汽车动力学模型，通常采用横摆角、俯仰角和侧滑角三个自由度来描述汽车的动态行为。这种模型忽略了轮胎的非线性特性及车身垂直运动等复杂细节，以便于进行分析和仿真。MATLAB脚本段落件（m_4wr.m）用于实现这个模型，并通过状态空间方程表达车辆的动力学行为，这涉及到线性代数和控制理论的知识。 四轮转向系统是一种高级的转向技术，允许前后轮同时或独立地进行转向。在高速行驶时，后轮通常与前轮同向转动以增加稳定性；而在低速或泊车时，则反向转动以减少转弯半径、提高灵活性。使用MATLAB中的二轮模型进行四轮转向仿真有助于理解不同策略对车辆操纵性能的影响。 实际的仿真过程一般包括以下步骤： 1. 定义车辆参数：如质量、质心位置、轮胎特性（静摩擦系数）、轴距等。 2. 构建状态空间模型，将横摆角速度、俯仰角加速度和侧滑角加速度作为状态变量，并设定输入输出条件。 3. 设定初始及边界条件：例如起始速度与转向角度。 4. 实现仿真算法，可使用MATLAB的ode45求解器或simulink进行离散时间系统仿真。 5. 分析结果并评估车辆在不同工况下的动态响应和操纵性能。 由于该程序可能不包含最新的控制策略或优化算法，但仍然能提供基础的理解与实践操作经验。对于学习汽车动力学及MATLAB编程的初学者而言，这是一个很好的起点，并可在其基础上进行扩展改进，例如引入更复杂的轮胎模型、考虑车辆纵向和垂直运动以及加入其他因素如侧风影响等。
     
  • 基于分层控制策略的四轮独立驱动汽车直接横摆力矩调节及其应用研究：结合LQR和数学规划方法的转矩分配及与DYC和AFS集成控制器的CarSim仿真分析...
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    本研究探讨了采用分层控制策略对四轮独立驱动汽车进行直接横摆力矩调节，通过整合LQR和数学规划技术优化扭矩分配，并在CarSim环境下模拟其与动态横摆控制系统(DYC)及主动前轮转向系统(AFS)的集成效果。 本段落探讨了直接横摆力矩分层控制器在四轮独立驱动汽车转矩分配中的应用，并结合动态稳定控制系统(DYC)与主动前轮转向系统(AFS)集成控制的研究，采用CarSim与Simulink联合模型进行仿真分析。研究的核心内容包括上层LQR和下层数学规划的使用，以及如何优化四轮独立驱动汽车的转矩分配性能。