车辆系统垂向与横向耦合的侧倾状态估计

为有效解决复杂行驶工况下车辆耦合侧倾运动状态无法精确获取,进而对车辆系统操纵稳定性与乘坐舒适性兼顾优化无法提供准确输入的难题,本文中设计了基于车辆垂向与横向耦合动力学的双非线性状态观测器算法,以实现复杂行驶工况下车辆耦合侧倾运动状态的实时准确估计。首先,建立了路面激励模型与整车系统垂向与横向耦合动力学模型;接着,利用无迹卡尔曼滤波方法(UKF)与非线性模糊观测(T-S)理论,设计了非线性状态观测算法,以在不同路面激励工况下对车辆系统簧载质量与侧倾状态进行联合估计;最后,运用CarSim■动力学软件,对比分析了在标准A级与C级路面上进行J-turn试验工况下,采用联合状态观测器(UKF&T-S)实时估计车辆侧倾角与侧倾率的观测精度。结果表明,本文所设计的UKF&T-S观测器可有效估计车辆侧倾状态,且与CarSim■仿真数据相比识别状态标准偏差不超过10%。     

车辆操纵稳定性状态估计算法比较研究

建立了基于运动学的车辆3自由度状态估计模型,分别将扩展卡尔曼滤波（EKF）、无迹卡尔曼滤波（UKF）和粒子滤波（PF）应用到车辆状态估计中,通过仿真试验比较了3种算法的估计效果。结果表明,车辆工作在线性稳定区域时,EKF算法效果最优,而车辆工作在强非线性区域并处于失稳状态时,PF算法效果最优。     

非线性车辆瞬态侧倾模型研究分析

建立非线性车辆瞬态侧倾模型,采用ADAMS仿真的方法对上述模型进行求解。分析了车辆瞬态侧倾过程中相关参数的变化及各参数之间的相互关系,证明采用ADAMS模型仿真求解非线性微分方程是一种方便可行的方法。     

窄体车辆转向与侧倾同步控制研究

为了解决窄体车辆过弯易侧翻的问题,研究一种采用转向和侧倾并联机构的窄体侧倾车辆,通过控制车辆在转弯时主动向弯道内侧倾斜的程度,提高车辆弯道行驶时的安全性;针对车辆在转向和侧倾控制过程中存在的响应不同步问题,提出一种基于模糊控制的同步控制策略。首先,对采用转向和侧倾并联机构的窄体侧倾车辆进行结构原理分析,并建立转向轮模型和车辆3自由度模型。然后,对侧倾控制系统的响应特性在线辨识,通过模糊控制得到因悬架阻尼力作用引起的侧倾响应时滞量,并对转向动作进行相应延时,从而实现转向与侧倾的同步控制;同时,分别确立期望的前轮转向角和整车侧倾角,通过PID控制使实际转向角和侧倾角跟踪期望值。最后,分别基于MATLAB/Simulink和试制的窄体侧倾样车进行仿真和试验分析。研究结果表明：窄体侧倾车辆的悬架阻尼力导致侧倾动作的响应时间明显大于转向动作的响应时间,从而导致车辆的转向和侧倾不能实现同步控制;单移线和S弯转向试验结果表明,所提控制策略能够有效改善转向和侧倾的响应不同步现象,从而将窄体侧倾车辆在转弯时的侧向加速度和侧倾作动器的峰值扭矩分别减小67.9%以上和48.4%以上,有效防止了窄体车辆转向时...     

基于车路协同的车辆状态估计方法

提出了一种基于车路协同的车辆质心侧偏角估计方法。该方法通过专用短程通信技术获取路侧基站的差分GPS信息,在车辆运动学模型的基础上,通过建立二次卡尔曼滤波器,融合差分GPS的航向角、车速和车载传感器的纵向加速度、横向加速度与横摆角速度信号,来估计车辆横摆角和质心侧偏角,并进行了实验验证。结果表明,即使在横向加速度较大的情况下,该方法仍具有较好的估计精度,可满足车路协同系统中车辆安全控制的要求。     

基于卡尔曼滤波算法的车辆振动状态估计与最优控制研究

在建立2自由度1/4车辆悬架振动模型基础上,提出了利用卡尔曼滤波算法估计车辆行驶振动状态的方法。通过设计卡尔曼滤波算法,对在不平路面上行驶车辆的车身垂向位移、垂向速度和车轮垂向位移、垂向速度状态进行估计,并通过Matlab/Simulink对估计效果进行验证。验证结果表明,该方法能够在不同路面、不同车速下准确估计车辆的相关参数,为汽车主动悬架的最优控制提供了基础。     

基于无迹卡尔曼滤波与遗传算法相结合的车辆状态估计

针对汽车状态估计中过程噪声和量测噪声统计特性不确定的状况,通过UKF算法与遗传算法相结合,提出一种新的自适应滤波算法,以降低噪声对估计结果的干扰。为达到较高的精度,建立了7自由度非线性车辆动力学模型,结合"魔术公式"轮胎模型对汽车行驶过程中的纵、侧向速度、轮胎力和质心侧偏角分别进行了估计。在利用UKF对汽车状态参数进行估计的同时,引入遗传算法,根据适应度函数对过程噪声和量测噪声进行寻优,实现了噪声的自适应作用,估计精度大幅提高。仿真和道路模拟试验的结果表明,UKF结合遗传算法的方法,能提高估计精度且具有很好的抗干扰性。     

基于强跟踪容积卡尔曼滤波的车辆行驶状态估计

针对车辆行驶过程中的状态估计问题,提出了基于强跟踪容积卡尔曼滤波的车辆行驶状态估计算法。建立了采用Dugoff轮胎模型非线性3自由度车辆估算模型,通过对纵向加速度、侧向加速度、横摆角速度、转向盘转角和车轮轮速低成本传感器信号的信息融合以实现对车辆行驶状态的准确估计。应用驾驶员模拟器进行在环试验结果表明,基于强跟踪容积卡尔曼滤波的估计算法能够较准确地对车辆行驶状态进行估计。     

转向工况下车辆主动悬架的侧倾控制

鉴于车辆簧上质量的振动和车轮的振动耦合,特别是转向工况下,车轮转向角对车辆侧倾的影响,为减小车辆的侧倾并有效抑制车辆的振动,建立了带主动悬架的整车模型,并运用微分几何理论设计了侧倾及减振控制律,对整车模型进行解耦。经过解耦后,簧上质量的俯仰、侧倾和垂向运动互相独立;车轮转角对车辆侧倾的影响得到有效的抑制。仿真结果表明,采用微分几何解耦后,车辆的侧倾角、俯仰角和垂向振动以及横摆角速度的超调量皆大幅度地减小,车辆乘坐的舒适性和转向的稳定性显著提高。     

基于电池能量状态估计和车辆能耗预测的电动汽车续驶里程估计方法研究

本文中提出一种基于动力电池能量状态估计和车辆能耗预测的续驶里程估计模型。电池能量状态估计采用电池状态模型估计电池剩余的可用能量,分析了不同因素的影响。利用纯电动车测试数据,基于递推最小二乘算法辨识车辆能耗参数,结合行驶工况预测汽车能耗,进而计算续驶里程。与传统的续驶里程估计方法相比,基于电池能量状态估计和整车能耗预测的续驶里程估计模型的精度有较大提高。     

基于改进的Sage-Husa自适应扩展卡尔曼滤波的车辆状态估计

本文中提出了一种基于改进的Sage-Husa自适应扩展卡尔曼滤波的车辆行驶状态估计算法。首先建立了非线性3自由度车辆估算模型和Dugoff轮胎模型。接着通过对纵向加速度、侧向加速度、横摆角速度和转向盘转角等低成本传感器信号的信息融合,实现对车辆行驶状态的准确估计。最后应用CarSim和Matlab/Simulink联合仿真对算法进行验证。结果表明:基于改进的Sage-Husa自适应扩展卡尔曼滤波的估计算法能比扩展卡尔曼滤波算法更准确、稳定地估计车辆行驶状态。     

基于多模型交互的复杂工况下车辆状态估计

为准确而实时地估计车辆状态参数,以利于车辆的稳定性控制,分别建立了基于线性轮胎模型和非线性轮胎模型的两种车辆模型,采用多模型交互(IMM)算法进行两种模型的切换以适应各种复杂路况,并将平方根容积卡尔曼滤波算法融合至IMM算法。考虑到车辆行驶过程中侧向加速度和路面附着系数对算法的影响,采用模糊算法对IMM算法中的模型转换概率进行实时修正,提高了模型切换速度和跟踪精度。Carsim-Matlab/simulink联合仿真和实车试验的结果表明,该算法车辆状态参数估计跟踪精度高,模型切换速度快,鲁棒性好。     

4轮转向车辆主动鲁棒抗侧倾操纵研究

基于4轮转向车辆，提出了一种新的主动抗侧倾方法。这种方法通过主动操纵车辆前后轮转角，就可以实现车辆侧倾控制。设计了鲁棒H∞操纵控制器。仿真表明，通过合理选择加权函数，车辆状态能精确地跟随理想车辆模型，且能有效地抑制侧倾角速度。     

车辆横摆角速度估计方法的研究

总结和归纳了车辆横摆角速度估计的方法。给出了基于运动学模型和动力学模型的横摆角速度估计的基本算法，并分析了各种方法的优缺点。指出了横摆角度估计研究的重要实际意义，同时也为开展车辆横摆角速度估计的理论研究提供了方法和思路上的指导。     

基于轴距预瞄的非匀速工况车辆悬架状态估计

为实现车辆在非匀速行驶时的悬架相对速度和簧上绝对速度估计,同时减小车载传感器的数量,构造了不考虑车轮动力学、以车轮垂直速度为输入的车辆悬架系统简化模型,设计了一种基于速度自适应轴距预瞄的结合卡尔曼滤波算法估计整车悬架相对速度和簧上绝对速度的方法。仿真结果表明,在车辆非匀速行驶通过低频正弦路面、减速带、凹坑以及典型随机路面时,所提出的方法可以准确估计车辆的悬架相对速度和簧上绝对速度,且速度自适应轴距预瞄的引入减少了传感器的使用数量。     

高速公路交通流状态估计方法研究

为了估计高速公路交通流状态,针对中国当前高速公路交通流监测技术和检测数据细度不足的情况,利用高速公路主线断面交通量数据,提出基于出入量法的交通状态估计方法。采集湖南省长益(长沙—益阳)高速公路8个主线交通流检测站实时数据,以5 min为统计间隔,得到5周的交通流量数据;采用出入量法计算各路段区间实时密度,考虑出入口匝道的影响,引入驶入、驶出率β、α修正密度计算方程,绘制流量-密度散点图,得到流量-密度方程。研究结果表明,在中国目前高速公路交通流检测设备安装密度较低、检测数据不完备、检测频率低的情况下,结合采用饱和度和密度两个指标,能较好地对高速公路交通状态进行估计。     

中承式拱桥的侧倾稳定性研究

系杆拱桥的拱肋上作用有保向力和非保向力两种类型的荷载,采用能量法推导出中承式系杆拱桥侧倾稳定临界荷载的一般公式,并通过算例与有限元计算的结果进行了比较验证,获得的系杆拱桥侧倾稳定临界荷载的概念与裸拱侧倾稳定临界荷载是一致的。     

基于改进的Sage-Husa自适应扩展卡尔曼滤波的车辆状态估计EI北大核心CSCD

本文中提出了一种基于改进的Sage-Husa自适应扩展卡尔曼滤波的车辆行驶状态估计算法。首先建立了非线性3自由度车辆估算模型和Dugoff轮胎模型。接着通过对纵向加速度、侧向加速度、横摆角速度和转向盘转角等低成本传感器信号的信息融合,实现对车辆行驶状态的准确估计。最后应用CarSim和Matlab/Simulink联合仿真对算法进行验证。结果表明:基于改进的Sage-Husa自适应扩展卡尔曼滤波的估计算法能比扩展卡尔曼滤波算法更准确、稳定地估计车辆行驶状态。