转向制动联合的线控转向汽车防侧翻控制研究

针对线控转向汽车有发生侧翻危险,不能同时兼顾防侧翻控制与路径保持控制的问题,本文提出了一种基于线控转向系统的主动转向和差动制动的联合防侧翻控制策略。根据车身横向载荷转移率LTR的值判断发生侧翻危险的程度,计算出主动转向和差动制动作用的权值大小,从而得到附加前轮转角和制动力矩的大小。利用dSPACE硬件在环实验对控制策略进行了验证,实验结果表明这里提出的联合控制方法,能够使车辆在保持侧向稳定性的同时,较好地保持行车路径。     

四轮驱动电动汽车转向行驶自适应预测控制

为改善四轮驱动电动汽车在转向行驶工况下因车速较快导致的横向稳定性下降问题,提出了一种基于模型预测控制(Model Predictive Control, MPC)的自适应预测控制方法。在建立车辆三自由度模型、轮胎模型和驾驶员模型的基础上,通过结合模型预测控制和比例积分微分(Proportional Integral Derivative, PID)控制,设计了自适应预测控制器,以实现四轮驱动电动汽车横向稳定控制。通过CarSim软件与Simulink软件进行联合仿真,结果表明,与传统PID控制相比,自适应预测控制的侧向位移减小了7.9%,横摆角速度降低了37.5%,所提出的控制方法有效提高了期望路径的跟踪精度,改善了四轮驱动电动汽车在转向行驶过程中的横向稳定性。     

用于侧翻预警的线控转向控制策略研究

以横向载荷转移率(LTR)作为侧翻预警的指标,利用MEMS传感器和自回归预测模型(AR)对侧倾角和侧倾角速度进行测量和预测进而计算得到LTR预测值,通过线控转向的控制策略对前轮转角进行修正从而将LTR值控制在安全范围内,但这也在一定程度上改变了车辆的行驶轨迹,为了提高车辆的车道保持能力,采用了线控转向和电子机械制动联合防侧翻控制。为了验证侧翻预警效果,在Carsim和Matlab/Simulink中对该控制策略进行联合仿真,仿真结果表明该控制策略能有效地防止汽车侧翻,提高了车辆的行驶安全性。     

转向制动工况的多轴轮式装甲车辆模型与试验验证

车辆动力学建模是车辆动力学性能仿真分析的关键,动力学模型的准确程度直接影响到仿真结果的准确程度。针对所研究的车辆在转向制动工况下的行驶稳定性,以某三轴轮式装甲车辆为原型,建立了包括轮胎模型,制动器模型等模块的包含车身纵向,侧向,横摆,侧倾以及六个车轮的转动共十个自由度的动力学模型,并通过直线制动和角阶跃制动两个试验,间接验证了模型的准确性,为转向制动工况的仿真建立模型基础。     

基于二次预测型横向载荷转移率的汽车侧翻预警研究

准确预警可有效降低车辆侧翻事故。针对汽车侧翻预警算法的模型复杂度和预警精度之间存在矛盾的问题,提出了一种基于二次预测型横向载荷转移率的汽车侧翻预警方法。以某运动型多功能汽车为研究对象,建立了线性三自由度汽车侧翻动力学模型;应用汽车侧翻动力学理论,计算了横向载荷转移率及其一次变化率和二次变化率,求得了基于二次预测型横向载荷转移率的汽车侧翻预警时间的解析解;对高速紧急工况下运动型多功能汽车的绊倒型及非绊倒型侧翻过程进行实例仿真,结果表明,提出的基于二次预测型横向载荷转移率的汽车预警算法预警结果准确,可提高汽车侧翻的预警精度,能有效改善汽车防侧翻的主动安全性能。     

改进型ABS对汽车侧向稳定性的影响

汽车转弯制动时,由于左右车轮载荷的变化,经常导致车辆过多转向而丧失方向稳定性,可以通过改进汽车上普遍采用的ABS制动防抱死系统的控制策略来保持车辆在转向制动时的侧向稳定性。通过对传统ABS系统和改进型ABS的详细比较,说明了可在传统的ABS系统的基础上,通过修改控制策略中弯道内、外侧车轮的目标滑移率来实现汽车横向稳定性的控制,使ABS部分代替ESP的作用。     

汽车侧翻稳定性仿真与分析

研究汽车的侧翻风险与其结构和行驶因素的关系,对提高汽车侧向稳定性具有重要的意义。针对高速急转向情况,建立3自由度侧倾模型,对转向盘阶跃输入和双移线工况仿真。以横向载荷转移率为评价指标,分析汽车在不同参数下的侧翻动态特性。通过对比15自由度模型,验证所建模型符合侧倾规律。结果表明,在前悬增设横向稳定杆、降低质心高度、增大轮距,将有助于提高汽车防侧翻的主动安全性。     

重型车辆防侧翻控制研究

针对重型车辆极限工况下易侧翻问题,建立重型车辆三自由度模型,并利用Trucksim建立被控重型车辆模型,以横摆角速度跟踪误差定义积分形式的切换函数,设计一种基于差动制动的模糊滑模控制器。当横向载荷转移率(LTR)超过侧翻因子时,模糊滑模控制求解出车辆所需的目标横摆力矩,根据制动轮选取逻辑对车轮差动制动。通过Trucksim和Simulink对重型车辆防侧翻控制器进行联合仿真,结果表明该控制器提高了车辆在行驶过程中抗侧翻能力,保证了车辆良好的操纵稳定性和路径跟踪能力。     

极限工况下SUV防侧翻控制策略研究

对SUV在高速转向时的侧翻稳定性进行研究,建立Carsim车辆动力学模型,基于轮胎动态的横向载荷转移原理,设计了一种通过模糊控制方法控制侧向加速度调节车轮制动力实现SUV主动抗侧翻的防侧翻控制器,针对高速紧急工况下SUV车型侧翻过程在Simulink环境中对车辆模型进行动态侧翻稳定性仿真分析。     

重型车辆模糊差动制动防侧翻控制研究

针对重型车辆防侧翻控制算法进行研究,基于差动制动防侧翻理论,将模糊控制与PID控制相结合,设计车辆防侧翻控制器,将车辆输入输出参数模糊化,进行模糊推理及解模糊化,建立模糊规则,开发基于预警的车辆防侧翻PID控制算法,在双移线转向输入工况下对基于差动制动和模糊PID控制的重型车辆防侧翻控制算法进行仿真分析,从仿真结果可以看出车辆在双移线试验工况中施加控制后横摆角速度、质心侧偏角及侧向加速度都得到改善,提高了车辆行驶的稳定性。结果表明基于差动制动和模糊PID控制的重型车辆防侧翻控制算法能够有效的防止车辆侧翻。     

四轮转向智能车辆轨迹跟踪及稳定控制研究

为了改善智能车辆轨迹跟踪过程中的行驶稳定性,针对四轮转向车辆提出了一种轨迹跟踪及稳定控制方法。首先建立了车辆三自由度动力学模型,然后应用模型预测控制算法设计轨迹跟踪控制器。考虑了四轮转向车辆的动力学特性和不同路面附着对轮胎侧偏角控制的影响,在跟踪算法中引入零质心侧偏角控制和动态轮胎侧偏角边界控制方法,实现车辆的稳定控制。最后,通过对接路面工况下的仿真,验证了所提出的控制方法能够保证车辆在轨迹跟踪过程中具有良好的稳定性。     

车辆后轮转向系统控制策略研究与测试

后轮转向系统通过主动改变车辆后轮转角,改变车辆的转弯半径,提升车辆低速行驶工况下的敏捷性以及高速行驶工况下稳定性。针对主动后轮转向系统控制策略展开研究,分析了不同工况下车辆对后轮转向的控制需求,以提升驾驶体验为目标,提出采用模型控制与逻辑门限控制相结合的后轮转向控制策略。最后通过实车对比测试,验证车辆在起步制动工况,低速蛇形工况以及高速紧急避障三种典型工况下,后轮转向系统对整车性能提升。     

多种群遗传优化的客车防侧翻鲁棒控制方法

为改善客车主动防侧翻能力,提出多种群遗传优化的防侧翻鲁棒控制方法。考虑车轮侧倾外倾、侧倾转向、悬架变形外倾和变形转向对轮胎侧偏特性影响,以及客车垂向与侧倾运动的耦合特性,建立6自由度客车侧翻动力学模型;针对客车的实际干扰及参数不确定性,以最大横向载荷转移率为控制目标,融合差动制动原理设计客车主动防侧翻的鲁棒控制方法;应用多种群遗传理论对控制器的权函数进行动态优化,增强控制系统的抗干扰能力;选取J-Turn及Worst-Case典型侧翻工况进行数值仿真,分析防侧翻控制方法对不同行驶工况的适用性、前轮转向干扰及路面干扰下的抗干扰稳定性以及簧载质量和车速变化时参数摄动鲁棒性。结果表明该方法能将客车侧翻危险速度提高75%以上,有效改善客车主动防侧翻能力;且对不同行驶工况、不同类型干扰及参数变化均有强鲁棒性。     

电动式主动横向稳定器模型预测控制策略开发

为进一步提升高速行驶车辆侧倾稳定性,本文以永磁同步电机式主动横向稳定器为被控对象,设计该电动式主动横向稳定器模型预测控制器及其电子控制单元,并完成相关离线仿真和硬件在环性能试验.首先利用MATLAB/Simulink搭建九自由度整车动力学模型,并利用模型预测控制方法,构建电动式主动横向稳定器控制策略模型,然后设计基于英飞凌32位TC275主控芯片的电动式主动横向稳定器电子控制单元,利用自行开发的电动式主动横向稳定器性能试验台,分别在转向盘角阶跃工况和鱼钩工况下验证了电动式主动横向稳定器模型预测控制策略有效性.相关仿真和台架试验结果表明,电动式主动横向稳定器模型预测控制策略可有效提高车辆抗侧倾能力.     

极限工况下车辆行驶的稳定性判据

极限工况下车辆行驶的稳定性判据是车辆稳定性控制系统的基础,决定了车辆稳定性控制系统介入的时机。选取横摆角速度法、侧向加速度法、独立转向梯度法、转向半径法四种基于线性2自由度车辆模型的稳定性判据。选取质心侧偏角-质心侧偏角速度相平面分析车辆行驶的稳定性,提出改进的五参数菱形法确定车辆状态稳定区域,以此作为基于非线性车辆模型的稳定性判据。以轮胎力法为基准判据,针对各判据介入的时效性,设计稳定性判据对比方法,在建立的CarsimMatlab/Simulink车辆联合仿真平台上,通过多种工况对各稳定性判据进行验证及对比。结果表明所建立的各判据对车辆行驶状态的判定效果存在显著差异,其中横摆角速度法、转向半径法和五参数菱形法的准确性较高,且之间存在互补性。     

转向制动工况下平衡重叉车横向稳定性控制

为了克服实际叉车转向制动作业工况下质心位置的时变和动态行为不确定性导致整车侧倾,改善该工况下叉车的横向动态稳定性,建立了叉车制动转向工况半车动力学模型,以叉车横摆角速度和横向加速度为反馈控制量,设计了叉车主动后轮转向线性二次型调节器,得到最优输出反馈增益矩阵,对转向制动工况下的叉车横向稳定性进行最优控制并进行仿真计算。仿真结果表明,叉车制动性能保持基本不变的情况下,反映叉车横向稳定性的横向加速度和横摆角速度响应得到明显改善。依据欧洲标准EN16203:2012动态稳定性试验方法和要求进行的实车试验结果表明:叉车横向稳定性的指标量-横向加速度、横摆角速度均方根值分别下降了19.2%和23.29%,叉车的横向稳定性得到了有效控制。     

ADAMS与MATLAB软件在汽车悬架系统优化及控制中的应用

应用ADAMS软件对某车辆的前悬架运动学特性进行了仿真分析,揭示了运动特性参教在悬架运动过程中的变化规律,对导向机构存在的问题进行了优化计算,优化后轮距和前轮侧向滑移量都在理想的范围变动.为研究悬架对车辆行驶稳定性的影响,提出了悬架阻尼神经网络PID控制方法,对车辆实行横摆稳定性闭环控制.针对单移线和阶跃转向两种典型工况,应用MATLAB软件进行了仿真.结果表明,通过悬架阻尼来控制车辆侧偏运动,使左右车轮的载荷转移明显减小,从而能有效抑制车辆的过度转向特性.     

罐车动力学建模与刚-液耦合特性研究

针对罐内液体晃动与罐车之间耦合效应极易影响车辆行驶稳定性的问题,基于参数化的等效单摆模型建立带贮罐类重型车辆的侧倾动力学模型,研究不同侧向加速度与悬架系统对侧倾稳定性的影响。结果表明:罐车的运动状态与液体晃动的耦合效应,加长了贮罐内液体晃动的振荡周期,且随着侧向加速度的增大,液罐车的载荷转移率幅值随之增大,从而降低车辆的稳定性。此外,车辆左、右轮阻尼与弹簧的刚度差对侧倾稳定性的影响较大,当左、右轮各自的阻尼和刚度相差过大时,罐车的侧倾稳定性急剧降低,因此定期检查悬架系统的性能对保证车辆行驶稳定性十分重要。     

基于干扰抑制的汽车转向与悬架系统的集成控制

建立侧向风作用下的汽车整车横向和垂向非线性动力学模型。考虑到随机路面输入和侧向风干扰,利用L2增益干扰抑制的方法设计出电动助力转向(EPS)与主动悬架系统(ASS)的非线性输出反馈H控制器。在Matlab环境下对驾驶员—汽车—道路闭环系统进行仿真计算。结果表明,所设计的控制器能有效抑制路面随机输入和较大的侧向风干扰,改善车辆的操纵稳定性、转向轻便性和行驶平顺性。     

基于车辆稳定性的轮胎力优化分配研究

针对电动汽车的高速行驶稳定性问题,对四轮独立制动/驱动、四轮独立转向电动汽车进行了研究。提出了一种轮胎力优化分配控制算法,提高极限工况下车辆稳定性。首先,根据驾驶员的转向、制动/驱动输入,基于理想二自由度车辆模型算出横摆角速度、质心侧偏角的目标值,然后比较目标值与车辆实际值得出偏差,再根据目标值与实际值的偏差采用滑模控制计算出了所需的总横摆力矩、侧向力、纵向力。最后基于八自由度车辆模型,通过最优分配控制算法,计算出了每个车轮上需要施加的纵向力与侧向力。利用Matlab/Sinmulink与车辆动力学软件CarSim联合仿真验证了基于车辆稳定性的轮胎力优化分配效果。仿真结果表明,提出的轮胎力优化分配算法在高速急转向工况下能够使车辆保持理想的横摆角速度和质心侧偏角,提高了极限工况下车辆稳定性。