吉林大学学报(工学版) ›› 2016, Vol. 46 ›› Issue (2): 366-372.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201602006

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四轮转向车辆的径向基函数神经网络复合控制器设计

高琳琳, 金立生, 郑义, 李科勇   

  1. 吉林大学 交通学院,长春 130022
  • 收稿日期:2014-11-01 出版日期:2016-02-20 发布日期:2016-02-20
  • 通讯作者: 金立生(1975-),男,教授,博士生导师.研究方向:智能车辆导航技术.E-mail:jinls@jlu.edu.cn E-mail:lingyunzhi1046@126.com
  • 作者简介:高琳琳(1985-),女,博士研究生.研究方向:车辆稳定性控制.E-mail:lingyunzhi1046@126.com
  • 基金资助:
    吉林省科技厅国际合作项目(20130413056GH); 长春市科技局重大科技攻关计划项目(长科技合(2013021)号-13KG05); 清华大学汽车安全与节能国家重点实验室开放基金项目(KF14182); 吉林大学国家杰出青年基金后备人选培育计划项目

Design of radial basis function neural network compound controller for four wheel steering vehicle

GAO Lin-lin, JIN Li-sheng, ZHENG Yi, LI Ke-yong   

  1. College of Transportation, Jilin University, Changchun 130022, China
  • Received:2014-11-01 Online:2016-02-20 Published:2016-02-20

摘要: 建立了四轮转向车辆的八自由度动力学模型,并设计了四轮转向车辆的径向基函数神经网络控制器,该控制器采用直接闭环训练法以离线的方式进行训练.为了克服离线训练导致控制系统适应性差的缺点,本文同时设计了一个单神经元自适应PSD控制器,它与径向基函数神经网络控制器组成复合控制系统共同完成对四轮转向车辆的控制.结合建立的八自由度车辆动力学模型对设计的复合控制器进行仿真实验分析,结果表明,无论匀速工况还是变速工况,径向基函数神经网络复合控制器均可有效地改善四轮转向车辆的操作稳定性.

关键词: 车辆工程, 四轮转向, 稳定性控制, 径向基函数神经网络, 单神经元自适应PSD控制

Abstract: The dynamic model of eight Degrees of Freedom (8D) Four-wheel Steering (4WS) vehicle was established. Using the theory of artificial neural network, a Radial Basis Function Neural Network (RBFNN) controller was designed and it was trained by the direct close-loop training method off-line. In order to overcome the shortcomings of poor adaptability caused by off-line training, a single neuron adaptive PSD controller was also designed. The RBFNN controller and the single neuron adaptive PSD controller composed a compound control system to jointly complete the steering control of 4WS vehicle. Simulation experiments were carried out by combining the RBFNN compound controller with the 8D 4WS vehicle dynamic model. Results show that the designed RBFNN compound controller can effectively improve the steering stability of 4WS vehicle both in constant speed and variable speed conditions.

Key words: vehicle engineering, four-wheel steering, stability control, radial basis function neural network, single neuron adaptive PSD control

中图分类号: 

  • U461.91
[1] Ozatay E, Unlusoy S Y, Yildirim A M. Enhancement of vehicle handling using four wheel steering control strategy[C]//SAE Technical Paper,2006-01-0942.
[2] Yin Guo-dong, Chen Nan, Wang Jin-xiang, et al. Robust control for 4WS vehicles considering a varying tire-road friction coefficient[J]. International Journal of Automotive Technology, 2010, 11(1): 33-40.
[3] Men Jin-lai, Wu Bo-fu, Chen Jie. Comparisons of 4WS and Brake-FAS based on IMC for vehicle stability control[J]. Journal of Mechanical Science and Technology, 2011, 25(5): 1265-1277.
[4] Chen Chang-fang, Jia Ying-min. Nonlinear decoupling control of four-wheel-steering vehicles with an observer[J]. International Journal of Control, Automation and Systems, 2012, 10(4): 697-702.
[5] El Hajjaji A, Ciocan A, Hamad D. Four wheel steering control by fuzzy approach[J]. Journal of Intelligent and Robotic Systems, 2005, 41(2/3): 141-156.
[6] 李静, 徐斌, 张英锋, 等. 车辆电子稳定性程序神经网络PID控制算法[J]. 吉林大学学报:工学版, 2007, 37(4): 741-744.
Li Jing, Xu Bin, Zhang Ying-feng, et al. Control algorithm based on neural network PID controller for vehicle electronic stability program[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition), 2007, 37(4): 741-744.
[7] Nagai M. Non-linear design approach to four wheel steering system using neural networks[J]. Vehicle System Dynamics, 1995, 24(4/5):329-342.
[8] Lu Qiang, Wang Hui-yi, Guo Kong-hui. Identification and control of four-wheel-steering vehicles based on neural network[C]//Proceedings of the IEEE International Vehicle Electronics Conference,Changchun,1999: 250-253.
[9] Sano S, Furukawa Y, Shiraishi S. Four wheel steering system with rear wheel steer angle controlled as a function of steering wheel angle[C]//SAE Technical Paper,860625.
[10] 王一光, 陈兴林, 李晓杰. 光刻机工件台宏动三自由度建模及自适应神经网络控制[J]. 光学精密工程, 2015, 23(1): 132-140.
Wang Yi-guang, Chen Xing-lin, Li Xiao-jie. Three degrees of freedom modeling and adaptive neural network control for long-stroke wafer stage[J]. Optics and Precision Engineering, 2015, 23(1): 132-140.
[11] Gim G, Nikravesh P. An analytical model of pneumatic tyres for vehicle dynamic simulations. part 2: comprehensive steps[J]. International Journal of Vehicle Design, 1991, 12(1): 19-39.
[1] 常成,宋传学,张雅歌,邵玉龙,周放. 双馈电机驱动电动汽车变频器容量最小化[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1629-1635.
[2] 席利贺,张欣,孙传扬,王泽兴,姜涛. 增程式电动汽车自适应能量管理策略[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1636-1644.
[3] 何仁,杨柳,胡东海. 冷藏运输车太阳能辅助供电制冷系统设计及分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1645-1652.
[4] 那景新,慕文龙,范以撒,谭伟,杨佳宙. 车身钢-铝粘接接头湿热老化性能[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1653-1660.
[5] 刘玉梅,刘丽,曹晓宁,熊明烨,庄娇娇. 转向架动态模拟试验台避撞模型的构建[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1661-1668.
[6] 赵伟强, 高恪, 王文彬. 基于电液耦合转向系统的商用车防失稳控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1305-1312.
[7] 宋大凤, 吴西涛, 曾小华, 杨南南, 李文远. 基于理论油耗模型的轻混重卡全生命周期成本分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1313-1323.
[8] 朱剑峰, 张君媛, 陈潇凯, 洪光辉, 宋正超, 曹杰. 基于座椅拉拽安全性能的车身结构改进设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1324-1330.
[9] 那景新, 浦磊鑫, 范以撒, 沈传亮. 湿热环境对Sikaflex-265铝合金粘接接头失效强度的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1331-1338.
[10] 王炎, 高青, 王国华, 张天时, 苑盟. 混流集成式电池组热管理温均特性增效仿真[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1339-1348.
[11] 金立生, 谢宪毅, 高琳琳, 郭柏苍. 基于二次规划的分布式电动汽车稳定性控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1349-1359.
[12] 隗海林, 包翠竹, 李洪雪, 李明达. 基于最小二乘支持向量机的怠速时间预测[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1360-1365.
[13] 王德军, 魏薇郦, 鲍亚新. 考虑侧风干扰的电子稳定控制系统执行器故障诊断[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1548-1555.
[14] 胡满江, 罗禹贡, 陈龙, 李克强. 基于纵向频响特性的整车质量估计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 977-983.
[15] 刘国政, 史文库, 陈志勇. 考虑安装误差的准双曲面齿轮传动误差有限元分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 984-989.
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[1] 刘松山, 王庆年, 王伟华, 林鑫. 惯性质量对馈能悬架阻尼特性和幅频特性的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 557 -563 .
[2] 初亮, 王彦波, 祁富伟, 张永生. 用于制动压力精确控制的进液阀控制方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 564 -570 .
[3] 李静, 王子涵, 余春贤, 韩佐悦, 孙博华. 硬件在环试验台整车状态跟随控制系统设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 577 -583 .
[4] 胡兴军, 李腾飞, 王靖宇, 杨博, 郭鹏, 廖磊. 尾板对重型载货汽车尾部流场的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 595 -601 .
[5] 王同建, 陈晋市, 赵锋, 赵庆波, 刘昕晖, 袁华山. 全液压转向系统机液联合仿真及试验[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 607 -612 .
[6] 张春勤, 姜桂艳, 吴正言. 机动车出行者出发时间选择的影响因素[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 626 -632 .
[7] 马万经, 谢涵洲. 双停车线进口道主、预信号配时协调控制模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 633 -639 .
[8] 于德新, 仝倩, 杨兆升, 高鹏. 重大灾害条件下应急交通疏散时间预测模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 654 -658 .
[9] 肖赟, 雷俊卿, 张坤, 李忠三. 多级变幅疲劳荷载下预应力混凝土梁刚度退化[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 665 -670 .
[10] 肖锐, 邓宗才, 兰明章, 申臣良. 不掺硅粉的活性粉末混凝土配合比试验[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 671 -676 .