重型半挂车的动力学建模及侧倾稳定性分析

在Matlab/simulink中建立重型半挂车的数学模型及动力学仿真模型,进行变车速阶跃转向输入下,车辆结构参数对其侧倾稳定性影响的仿真分析。得出重型半挂车侧倾稳定性与主要结构参数和不同车速间的内在关系,为重型半挂车侧倾稳定性设计提供理论依据。     

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。     

汽车液压式主动稳定杆设计及控制算法

针对车辆主动侧倾控制问题,基于车辆侧倾与横摆响应特性分析,提出一种液压式主动稳定杆(active stabilizer bar, ASB)系统的设计方案。设计滑模控制算法,以提高车辆的侧倾稳定性。对前、后轴主动式稳定杆的反侧倾力矩进行动态分配,以改善车辆的转向特性。基于MATLAB/Simulink,建立了14自由度整车动力学模型、液压系统模型、路面输入模型等,在典型工况下分别对PID+前馈控制和滑模控制系统进行仿真研究。仿真结果表明:与传统的PID+前馈控制相比,采用滑模控制算法的液压式ASB系统在鲁棒性和适应性方面具有明显优势,有效地改善车辆的侧倾与横摆响应,进一步提高了车辆的侧倾稳定性、行驶平顺性与操纵稳定性。     

汽车磁流变减振器建模及其侧倾稳定性控制策略

首先建立了磁流变减振器外特性模型,以此为基础,提出了一种改进的天棚阻尼控制算法,实现了基于磁流变减振器的阻尼力主动控制,达到了控制车辆侧倾的目的。进行了CarSim和Matlab/Simulink联合仿真验证。仿真结果表明,所建立的磁流变减振器模型可以用于车辆悬架的控制研究,改进的天棚阻尼控制算法可以实现车辆的侧倾稳定性控制。     

基于液固双向耦合的罐式半挂车侧翻阈值辨识

为了研究动态条件下液体晃动对于罐式半挂车侧倾稳定性的影响,基于Trucksim和Fluent建立了液固双向耦合仿真模型,并推导了其瞬时液体质心运动轨迹求解方程,在双移线工况下针对不同充液比、不同车速得出侧向力和侧倾力矩变化曲线,分析了液固耦合变化规律;利用微元法思想提取了液体质心,得出了不同充液比下罐内液体质心运动轨迹变化规律,并选取车辆侧倾角和侧向加速度作为侧翻阈值指标对罐式半挂车在该工况下的侧翻阈值进行辨识。结果表明:在充液比较低时,液体晃动对罐式半挂车侧倾稳定性影响占主导地位,且在充液比0.6左右时其侧翻阈值最低,在较高充液比范围液体总质量对车辆侧倾稳定性影响较大。研究结果可为后续罐体优化设计及防侧翻控制策略开发提供理论参考。     

罐式半挂车侧倾稳定性动态耦合仿真

针对传统罐式半挂车液固耦合困难的问题,采用等效机械摆模型模拟圆柱罐体内的液体晃动,利用Trucksim多自由度车辆模型,实现了物理学摆模型与Trucksim模型之间的数据交互。突破了以往只能在恒定加速度下进行流体仿真研究的局限性,建立了基于动态特性的罐式半挂车侧倾稳定性模型。通过Trucksim-Matlab/Simulink联合仿真,在不同工况条件下研究了变充液比情况下罐内液体晃动所带来的冲击效应对罐式半挂车整车侧倾稳定性的影响。在实时动态条件下探讨了不同充液比时,侧向加速度侧翻阈值的变化情况。结果表明:罐式半挂车辆在充液比为0.6左右时侧翻阈值最低,其液体冲击效应在车辆完成规定动作过程中以及完成规定工况后均影响明显。     

提高车辆转向稳定性的车身主动侧倾控制研究

车辆高速转向时，车身向弯道外侧倾斜，严重时会导致侧翻事故.针对此问题，开展了提高车辆转向稳定性的车身主动侧倾控制研究.首先建立了考虑横摆和侧倾运动的六自由度车辆动力学模型；然后确定了车辆在转向运动时的期望侧倾角，并以此为控制目标设计主动侧倾控制器，使车身实际侧倾角逼近期望侧倾角.在不同行驶工况下，仿真研究了车身侧倾角、乘员感知加速度和横向载荷转移率，并考察了实现主动侧倾控制所需的主动悬架功耗和由主动侧倾引起的悬架动挠度变化.研究结果表明：主动侧倾控制能实现车辆转向时实际侧倾角迅速逼近期望侧倾角，且在复杂行驶工况下依然能使车辆具有良好的行驶稳定性；主动侧倾控制减小了悬架的动挠度峰值，使乘员感知侧向加速度和横向载荷转移率都能快速接近零值，且实现主动侧倾的主动悬架功耗较小，保证了车辆的经济性能.     

重型半挂车的ADAMS建模及稳定性分析

由于重型半挂车极限工况稳定性通过试验研究难度较大,本文在ADAMS中建立了重型半挂车的动力学模型,通过进行方向盘阶跃输入和ISO移线的仿真分析,得到重型半挂车易发生的折叠危险工况并分析其产生原因。仿真结果表明,车辆动力学模型可以很好地仿真折叠工况下的车辆响应,为重型半挂车的极限工况稳定性研究提供准确参考。     

主动悬架平顺性和侧倾姿态综合控制策略

针对汽车转向操作,首先设计了主动悬架平顺性和操纵稳定性的LQG控制方法,进而提出将LQG控制与模糊控制相结合的综合控制策略。建立九自由度的主动悬架系统整车模型,利用Matlab/Simulink软件分别对随机路面上汽车转向盘角阶跃输入和单正弦输入进行控制仿真,将综合控制策略主动悬架与LQG控制主动悬架和被动悬架仿真结果进行性能指标的对比分析。结果表明:本文提出的综合控制策略能够在LQG控制基础上,充分减小车身侧倾角,优化车身侧倾姿态,达到同时提高汽车平顺性和操纵稳定性的目的。     

轮毂液压混合动力商用车主动防侧翻控制

针对轮毂液压混合动力重型商用车功能特点,提出了基于前轮轮毂液压泵/马达差动制动的主动防侧翻控制算法。首先,建立重型车辆线性二自由度模型,根据线性二次型最优控制原理设计主动防侧翻控制器,并决策最优横摆力矩;其次,结合轮毂液压混合动力系统特点,利用安装于车辆前轮的二次元件液压泵/马达再生制动实现前轮主动制动,并设计液压泵/马达再生制动转矩前馈+反馈控制器;最后,利用TruckSim与AMESim仿真软件分别建立整车模型以及液压系统模型,并基于MATLAB/Simulink建立主动防侧翻控制算法,通过MATLAB/Simulink、Trucksim和AMESim三软件搭建联合仿真平台,选取阶跃转向和鱼钩转向两种典型转向工况进行仿真验证。结果表明,所提出的主动防侧翻控制算法能够有效提高车辆侧倾稳定性,且利用前轮轮毂液压泵/马达实现主动制动时可以有效回收部分制动能量,提高车辆经济性。     

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.     

基于主动横摆力矩优化分配的车辆底盘集成控制

基于二自由度车辆模型设计了车辆底盘集成控制器,开发了基于二次规划法的主动横摆力矩优化分配算法。针对阶跃转向和单移线转向行驶两种典型工况进行了仿真试验。结果表明,所设计的底盘集成控制器具有良好的控制效果,能够明显地改善车辆的操纵稳定性;开发的主动横摆力矩优化分配算法能够充分利用各个执行机构,使得在主动转向角和主动制动压力等输入都较小的情况下,能获得较好的车辆操纵稳定性。     

线控四轮独立驱动轮毂电机电动车集成控制

从提高车辆操纵稳定性的角度,基于模型预测控制理论对线控四轮独立驱动轮毂电机电动车进行主动转向(AFS)、直接横摆力矩(DYC)和主动悬架(AS)的集成控制研究。采用分层集成控制结构,设计了模型预测控制器。研究了驱动力矩控制分配规则和AS控制方法,实现了AFS/DYC的水平集成控制和AFS/DYC/AS的全局集成控制,并通过仿真实验对算法进行了验证。仿真结果表明:集成控制算法能够实现车辆有效跟踪期望值,提高车辆极限工况的稳定性和主动安全性。     

考虑横向载荷转移的重型车辆建模研究

横向载荷转移是造成车辆侧翻的重要因素之一,在传统的计及侧倾的重型车辆动力学模型中并没有予以考虑,在对整车建模时假设簧下质量不存在侧倾角,对簧下质量单独分析时又考虑了其侧倾角,建模过程中各变量的正负号规定自成系统,没有统一的方向规定,造成对车辆的各部分受力分析不准确,本文建立的模型将横向载荷转移量作为一个变量来考虑,对整车建模时考虑了簧下质量侧倾角,统一了变量的正负号,建立了正确合理的适用于分析重型车侧倾稳定性的动力学模型。