基于人车环境协同的车辆弯道行驶安全预警系统

为了解决车辆弯道行驶安全问题,在虚拟仪器LabVIEW开发环境下设计了一套基于人车环境协同的车辆弯道行驶安全预警系统. 通过分析影响车辆行驶安全性的人、车、路、环境等因素,运用层次分析法和权的最小平方法建立基于人-车-路-环境的车辆行驶安全度静态综合评价体系;引入安全系数k,结合车辆行驶安全临界车速和车辆行驶安全度评价模型,构建基于人车环境协同的车辆弯道行驶安全预警模型,运用TruckSim仿真验证了模型的有效性. 在虚拟仪器LabVIEW开发环境下,设计了一套车辆弯道行驶安全预警系统,并进行了仿真验证. 结果表明:该预警系统可对驶入弯道且有危险的车辆进行预警,能有效提高车辆行驶安全性.     

基于神经网络和侧翻时间算法的轻型汽车侧翻预警

为实现车辆侧翻精确预警,建立了三自由度侧翻模型和基于侧翻时间(TTR)算法的侧翻预警算法。在此基础上引入仿生智能神经网络,提出基于多状态参量修正的NN-TTR侧翻预警算法。选取典型车辆状态参数组合对传统TTR进行修正分析,并利用Matlab/Simu-link与Carsim联合仿真平台对侧翻预警算法进行验证。结果表明,基于NN-TTR的轻型汽车侧翻预警算法能够有效提高侧翻预警精度,为主动防侧翻控制奠定良好基础。     

基于TTR预警的重型车辆防侧翻控制算法

对建立的重型车辆8DOF与5DOF实时简化动力学模型进行了比较,优选出了能较好预测未来侧翻危险程度的5DOF模型,进而研究了基于该模型的实时TTR侧翻预警算法和基于预警算法的防侧翻LQR最优主动控制策略。应用差动制动的方法对重型车辆进行了主动侧倾控制,还选取鱼钩等四种转向工况,以TruckSim和MatLab联合仿真来验证预警算法的精度与可靠性。仿真结果表明,基于差动制动的LQR控制方法能有效地降低侧翻指标——横向载荷转移率(LTR),避免侧翻的发生,显著提高了重型车辆的侧倾稳定性。     

基于模型预测的重型商用车侧翻预警算法

在建立商用车侧倾简化模型和确定动态侧倾阈值的基础上,开发了基于侧翻时间预测的重型商用车侧翻预警算法和一套能觉察翻车危险的实时侧翻预警控制器,并进行了实车场地试验验证。试验结果表明,本文算法可在控制器上运行,并能在车辆接近侧翻时及时提醒驾驶员采取相应措施,从而避免侧翻发生。     

AMT车辆弯道行驶换挡策略

针对使用普通换挡规律车辆在过弯道时易出现降速时升挡、不能及时降挡等问题,研究利用预知弯道半径、车辆距弯道距离信息的弯道换挡策略.该策略根据弯道行驶目标,提出2个弯道换挡指标:保证车辆操纵稳定性的侧向加速度安全阈值ays和人体可容忍侧向加速度阀值aypot.通过车辆行驶动力学分析及过弯观测实验发现,ays、aypot不是常数而是随车辆速度、弯道半径而变化.利用车辆过弯观测实验数据建立ays、aypot与车辆速度、弯道半径间的数学关系.使用降挡提前系数kj将ays、aypot指标应用到换挡策略中对过弯降挡速度进行修正.采用Matlab/Simulink建模针对3种初始速度的过弯工况对上述弯道换挡策略进行仿真验证,并在试验场利用实车进行过弯实验,结果证明所提出的弯道策略能够消除弯道意外换挡并能根据行驶工况及时换挡.     

弯道行驶车辆瞬态气动特性的数值模拟

应用计算流体力学方法,采用重叠网格的策略,对直道行驶的简化模型进行瞬态数值模拟研究,然后进行风洞试验验证。在此基础上,对弯道行驶状态下简化模型周围流场的瞬态气动特性进行了数值模拟,得到了弯道行驶状态下模型周围的流场分布和气动阻力系数等气动特性,并与直道行驶状态下的结果进行对比分析。结果表明:弯道行驶车辆受到了瞬态侧向力及横摆力矩的作用,并且随着转弯半径的减小,侧向力和横摆力矩急剧增大,行使速度的变化也会带来侧向力和横摆力矩的改变,从而影响车辆的行驶稳定性。本文为进一步研究弯道行驶车辆的瞬态气动特性提供了理论参考。     

模糊控制在车辆弯道防碰撞中的应用

针对弯道情况下很难建立准确的数学模型,将自适应模糊推理系统(ANFIS)用于弯道防碰撞预警模型中,以解决车辆弯道安全问题.通过对仿真结果的分析与讨论,证明这是一种可以解决车辆弯道防碰撞问题的途径.     

基于交叉路口道路时空网格的车辆碰撞预警方法研究

通过车-路通信构建协作型交叉路口防碰撞安全预警系统,能保证车辆在交叉路口行驶过程安全的同时,提高交叉路口的通行率,然而车辆防碰撞安全预警需要对车辆行驶路线进行准确地估计,当车辆有碰撞危险时,需要给出安全速度区间,通知车辆减速或制动. 为解决这一问题,提出了交叉路口道路时空网格车辆避碰算法,其基本思想是将交叉路口划分为多个网格,利用路侧单元根据车辆当前车速、方向预测车辆行驶轨迹即车辆所占的网格数,若在某一时刻两车占用相同的网格则会发生碰撞,此时根据车辆当前的运动状态给出车辆能避开冲突的安全速度建议. 为了对算法进行验证,在无信号灯交叉路口和有信号灯交叉路口环境中对所提出的算法进行了仿真实验和真实测试,实验结果表明,所提出的算法能准确预判出在交叉路口处于潜在碰撞危险中的车辆,并给予车速建议,证明了该系统的有效性和准确性.     

高速汽车弯道前方碰撞报警算法

根据稳态预测动态校正假说,提出了横向与纵向加速度综合预测算法并用于预测行驶中的汽车在将来时刻的位置。同时,提出了用虚拟道路拟合算法模拟汽车前方道路边界,用障碍物射线检测算法对汽车前方障碍物的相对位置进行判别。建立了仅以雷达为前方道路交通环境传感器的高速汽车弯道前方碰撞报警算法。仿真结果表明,所建立的算法能够在弯道情况下正常给出警报信息,起到预警的功能。     

智能车辆弯道速度与转向自适应耦合控制

针对车辆在弯道高速行驶时的轨迹跟踪精度低和转向稳定性差的问题,提出了一套基于车辆运动学模型的横纵向耦合控制算法.采用不同于纯跟踪的预瞄式期望前轮转角计算方法,并利用横向加速度约束进行纵向控制,同时设计了高速条件下的预瞄二级减速控制算法,实现转向与速度联合控制.为了提高算法的工况适应性,采用麻雀搜索算法根据道路曲率和车速优化预瞄时间,并基于Simulink和Prescan联合仿真,验证算法在不同曲率弯道下的控制效果.结果表明：采用基于麻雀搜索算法寻优的预瞄式横纵向耦合控制算法能够较好地改善轨迹跟踪精度和转向的平顺性,且算法对不同曲率道路场景的适应性很强.将仿真结果和驾驶模拟数据对比,结果显示,该算法和自然人驾驶方式吻合度较高.     

汽车高速紧急避障路径跟踪与主动防侧翻控制

为提高匹配机械弹性车轮汽车在高速紧急避障时的效率与安全性,在Simulink中建立了整车非线性八自由度模型,并基于车轮样机台架试验数据,利用Matlab遗传算法工具箱对机械弹性车轮模型参数进行分级辨识.综合考虑行驶车速、轨迹跟踪误差、方向盘转角以及侧翻评价指标,建立了八自由度驾驶员—汽车预瞄跟随闭环系统模型.分析了汽车在不同行驶车速时所需的方向盘角输入信息与侧翻状态响应,总结出汽车高速转向时的侧翻动态特性.为高速安全通过规划的避障路径,在转向控制驾驶员模型基础上建立了速度控制驾驶员模型,当侧翻评价指标超过安全阈值时利用制动踏板降低车速,当纵向车速小于期望安全车速时利用加速踏板提高车速.仿真分析表明建立的高速避障路径跟踪与控制策略能高效完成避障路径跟踪,同时能有效降低紧急避障时的侧翻风险.     

匹配机械弹性车轮的汽车稳定性分析

为深入研究匹配机械弹性车轮(MEW)的某越野车的横摆与侧翻稳定性,利用刷子理论模型,建立MEW纵滑与侧偏理论模型;利用平板式轮胎力学特性试验台分别对MEW和普通子午线充气轮胎进行了对比试验,验证了理论模型的正确性.以横摆角速度和预测载荷转移率(PLTR)分别作为横摆稳定性和侧翻稳定性的评价指标,并建立匹配MEW的整车非线性Carsim仿真模型,基于相平面分析方法研究MEW侧偏力学特性对汽车横摆与侧翻稳定性的具体影响规律.结果表明:MEW与子午线充气轮胎侧偏特性曲线的变化趋势基本一致,侧向力峰值基本相同,但MEW的侧偏刚度较大,匹配MEW的整车侧翻稳定性较好,横摆稳定性较差;增大MEW的侧向力峰值的同时适当减小侧偏刚度值,可以提高匹配MEW汽车的横摆与侧翻稳定性.研究结果可为车轮侧偏性能的改进及车轮结构优化提供相应的理论依据.     

线控转向汽车横摆角速度增益优化设计

为了解决汽车线控转向系统(SBW)转向角传动比的设计问题,对SBW汽车横摆角速度增益值优化方法进行了研究。在建立整车动力学模型和驾驶员模型的基础上,从人-车闭环系统角度出发,采用汽车操纵稳定性综合评价体系中的轨迹跟踪误差评价指标、驾驶员操纵负担的评价指标、侧翻危险性评价指标和侧滑危险性评价指标并与遗传算法相结合,在典型车速下对汽车横摆角速度增益值进行了优化。试验结果表明,采用优化后横摆角速度增益值设计的SBW转向传动比可有效地提高汽车操纵性,减轻驾驶员负担。     

基于侧倾的运输液态危险化学品的罐式半挂汽车危险状态辨识

针对运输液态危险化学品的罐式半挂汽车列车,建立了用以反映其运动响应特性的整车侧倾数学模型;基于实车参数在ADAMS虚拟环境下建立了整车多体系统动力学模型;通过对移线和转向两种典型工况下整车动力学仿真,系统地分析了变装载条件、变车速条件下车辆发生侧翻的规律,得到了列车侧翻阈值。     

非满载罐式半挂汽车列车侧倾稳定性评价改进算法

针对传统准静态(QS)方法在瞬时液体质心的求解和车辆侧倾模型两方面存在的缺陷和不足,改进了改良的方形和椭圆形横截面罐体内瞬时液体质心的求解过程,并推导了改良方形罐体内液体质心的求解公式。重新建立了车辆侧倾模型,避免了不常见和难获得车辆参数的使用,简化了侧倾极限值的求解。利用改进的QS方法通过Matlab对液体密度固定和载质量固定两种情况下的车辆侧倾极限值随充液比的变化进行了仿真。仿真结果表明:改进的QS方法可准确地预测车辆侧倾极限值。     

车辆翻转测试技术的应用现状及发展趋势

翻转测试的方法主要有SAEJ2114、路缘石触发两种。文中描述了用基于MADYMA的各种模型支持翻转测试,翻转感应算法及翻转保护系统应用状况。预计利用无限元分析翻转造型来研究车辆结构变形及与约束系统和车辆内部互动的乘员动力学是一种必然趋势。     

重型半挂车侧倾稳定性仿真与分析

针对重型半挂车侧倾稳定性问题,建立了车速可变的八自由度动力学模型。在变车速情况下进行了阶跃转向输入下的仿真,并分析了重型半挂车结构参数和车速对其侧翻稳定性的影响。仿真结果表明:牵引车驱动轴为侧倾稳定性危险车轴,当车速过高或前轮转角过大时,首先离地;增大各轴轮距、降低簧载质量质心高度、提高半挂车悬架侧倾刚度、降低牵引车悬架侧倾刚度能够有效地提高重型半挂车侧倾稳定性。     

Rollover prevention control for a four in-wheel motors drive electric vehicle on an uneven road

When a four in-wheel motors drive electric vehicle with a specific wheels mass is running on an uneven road and transient steering occurs in the meantime, the joint action of the large unsprung dynamic load and the centrifugal force may cause the vehicle to rollover. To avoid the above accident, a rollover prevention control method based on active distribution of the in-wheel motors driving torques is investigated. First, the rollover evolution process of the four in-wheel motors drive electric vehicle under the described operating condition is analyzed. Next, a multiple degrees of freedom vehicle dynamics model including an uneven road tyre model is established, and the rollover warning threshold is determined according to the load transfer ratio. Then, the hypothesis of the effects of unsprung mass on the vehicle roll stability on a plat road and on an uneven road is verified respectively. Finally, a rollover prevention controller is designed based on the distribution of the four wheels driving torques with sliding mode control, and the control effect is verified by simulations. The conclusion shows that, once the wheels mass does not match road conditions, the large unsprung mass may play a detrimental role on the vehicle roll stability on an uneven road, which is different from the beneficial role of large unsprung mass on the vehicle roll stability on a plat road. With the aforementioned rollover prevention controller, the vehicle rollover, which is caused by the coupling effect between large unsprung dynamic load and suspension potential energy on an uneven road, can be avoided effectively.