检索结果-内蒙古大学图书馆

中国公路学报 2018年第3期31卷 123-132页

作者：吴晓建周兵文桂林湖南大学汽车车身先进制造国家重点实验室湖南长沙410082

针对车辆减少能量消耗与提高抗侧倾能力需求,提出了一种主/被动可切换的液压互联悬架抗侧倾控制方法。基于9自由度车辆动力学模型,考虑蓄能器、液压缸、液压泵三者之间耦合的体积-流量-压力特性,建立液压互联悬架主动控制时域模型;结合&... 详细信息

针对车辆减少能量消耗与提高抗侧倾能力需求,提出了一种主/被动可切换的液压互联悬架抗侧倾控制方法。基于9自由度车辆动力学模型,考虑蓄能器、液压缸、液压泵三者之间耦合的体积-流量-压力特性,建立液压互联悬架主动控制时域模型;结合"车身侧倾角-车身侧倾角速度"相平面法及车辆侧向加速度,得到车辆侧倾稳定域,并提出液压互联悬架系统侧倾稳定性控制介入与退出判据;在此基础上,采用Backstepping非线性控制算法设计主动液压互联抗侧倾控制器。最后,分析并改进侧倾稳定性评价指标,通过在MATLAB/Simulink环境下进行高速双移线、鱼钩试验等极端工况数值仿真,验证所提出的液压互联悬架主/被动切换控制系统能在减少能量消耗的情况下能否提高车辆抗侧翻的能力。研究结果表明:所提出的控制系统能有效提高车辆抗侧翻能力;当车辆侧倾状态超出设定的侧倾稳定区域介入线时,液压互联悬架系统由被动模式切换为主动抗侧倾模式,控制车辆侧倾状态回到稳定区域,以提高车辆侧倾稳定性;当判定车辆侧倾状态满足主动控制退出条件时,液压互联悬架系统回到被动模式,以减小能量消耗。

关键词：汽车工程液压互联悬架相平面法抗侧倾性能动力学建模切换控制侧翻评价指标

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集装箱跨运车侧翻判据及防倾覆控制研究

集装箱跨运车侧翻判据及防倾覆控制研究

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作者：刘建伟燕山大学

学位级别：硕士

随着智慧港口和自动化码头的快速发展,集装箱跨运车已成为港口必不可少的搬运装备,经常应用于港口、物流堆场等。但是,由于跨运车的质量大,质心高和轮距窄等特点,特别是在转弯、紧急刹车以及恶劣的天气条件下,会导致车辆的行驶稳定性大... 详细信息

随着智慧港口和自动化码头的快速发展,集装箱跨运车已成为港口必不可少的搬运装备,经常应用于港口、物流堆场等。但是,由于跨运车的质量大,质心高和轮距窄等特点,特别是在转弯、紧急刹车以及恶劣的天气条件下,会导致车辆的行驶稳定性大幅度降低并发生侧翻事故,造成巨额的经济损失。防止跨运车侧翻是当前跨运车技术研究领域的一个重要挑战,相关问题研究不足,迫切需要一种能够有效应对这一问题的控制策略。本文主要研究内容如下:首先,研究跨运车的侧翻机理需要建立精确的动力学模型。以某公司的8轮集装箱跨运车为研究对象,对跨运车在阿克曼转向下的系统动力学进行分析;根据动力学原理,建立了三自由度侧翻模型和线性轮胎模型;考虑到跨运车的结构特点,对跨运车的整车参数进行了计算分析,搭建了跨运车的动力学模型,将车速和轮胎转角作为输入,仿真分析了阶跃和鱼钩两种工况对跨运车的侧翻稳定性的影响。其次,讨论了跨运车结构参数和行驶状态参数对其侧翻动力学的影响规律。针对跨运车的质心位置、行驶车速、整车质量、悬架侧倾刚度、悬架阻尼和轮胎刚度等影响因素进行了仿真分析,仿真曲线表明不同的参数取值对跨运车的侧翻稳定性有不同程度的影响,为今后跨运车结构的优化和提高侧翻稳定性提供科学依据。然后,设计了跨运车侧翻时间预警算法。选取了侧倾稳定系数作为观测指标,判别指标为横向载荷转移率。根据观测模型的仿真结果,确定了LTR的阈值。通过MATLAB/Simulink仿真软件,基于建立的跨运车动力学模型,搭建了侧翻时间预警模型,提出了跨运车侧翻预警算法。并在阶跃和鱼钩工况下进行了仿真,通过LTR和TTR输出曲线的对比分析,验证了预警算法的有效性和正确性。最后,提出了差动制动的跨运车防侧翻的控制策略。分析了PID和模糊控制的原理,将模糊PID控制作为差动制动的基础算法,设计出了模糊控制器,并通过阶跃工况仿真验证,证明了该系统能够有效地防止跨运车侧翻。

关键词：集装箱跨运车侧翻稳定性侧翻评价指标 TTR预警方法差动制动

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三轴式客车侧翻稳定性及防侧翻控制研究

三轴式客车侧翻稳定性及防侧翻控制研究

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作者：王超南京航空航天大学

学位级别：硕士

三轴式客车是一种大容量的单节式客车,因其可增加载客量且舒适性好,已成为出门旅行非常实用的交通工具。三轴式客车因质量大、重心高、前后轴质量分布复杂多变,容易发生侧翻危险。本文以某三轴式客车为对象,建立整车侧翻动力学模型,推... 详细信息

三轴式客车是一种大容量的单节式客车,因其可增加载客量且舒适性好,已成为出门旅行非常实用的交通工具。三轴式客车因质量大、重心高、前后轴质量分布复杂多变,容易发生侧翻危险。本文以某三轴式客车为对象,建立整车侧翻动力学模型,推导三轴式客车侧翻稳定性的评价指标,分析主要参数对三轴式客车侧翻稳定性的影响规律;设计三轴式客车的防侧翻控制策略,应用Trucksim和Matlab联合仿真,进行典型工况下三轴式客车防侧翻控制的工况适应性及鲁棒性分析。主要研究内容如下:(1)建立了三轴式客车侧翻动力学模型并进行验证。针对三轴式客车非簧载质量对侧翻稳定性的影响,建立了四自由度侧翻动力学模型;在此基础上,考虑到三轴式客车各轴侧倾耦合对侧翻稳定性的影响,建立了六自由度侧翻动力学模型。通过等效法、稳态特征法和遗传算法对六自由度模型的质量、扭转刚度和扭转阻尼等参数进行了估计,并应用Trucksim实例仿真进行模型验证。(2)分析了三轴式客车重要参数对侧翻稳定性的影响规律。考虑三轴式客车各轴侧倾耦合关系,推导了三轴式客车侧翻稳定性的客观评价指标,并对评价指标的正确性及有效性进行了验证。分析了不同工况和外部干扰下的三轴式客车侧翻稳定性,获得了结构参数和行驶参数影响三轴式客车侧翻稳定性的规律,为提高三轴式客车抗侧翻能力及降低行驶过程侧翻危险性提供了理论依据。(3)提出了三轴式客车的MPC多目标防侧翻控制策略。根据三轴式客车侧翻稳定性规律,选取横摆稳定性及侧倾稳定性为控制目标,应用模型预测理论设计了基于前轮主动转向的多目标防侧翻控制策略,典型工况下仿真分析了防侧翻控制系统的工况适应性、抗外部干扰及参数摄动鲁棒性,结果表明该策略既能在更小的前轮转角控制输出时有效降低三轴式客车的侧翻危险,又能抑制三轴式客车在防侧翻控制过程中产生的不足转向。

关键词：三轴式客车侧翻稳定性侧翻评价指标 MPC控制多目标控制

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客车侧翻稳定性分析与防侧翻控制研究

客车侧翻稳定性分析与防侧翻控制研究

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作者：张甲乐南京航空航天大学

学位级别：硕士

客车由于质量大、重心高等特点,使得其发生侧翻事故的概率大大增加,客车侧翻逐渐成为汽车主动安全领域的热点研究问题。本文针对不同客车的特征分别对小客车和大客车侧翻系统进行建模,研究了评价客车侧翻的指标;分析了客车关键参数对侧... 详细信息

客车由于质量大、重心高等特点,使得其发生侧翻事故的概率大大增加,客车侧翻逐渐成为汽车主动安全领域的热点研究问题。本文针对不同客车的特征分别对小客车和大客车侧翻系统进行建模,研究了评价客车侧翻的指标;分析了客车关键参数对侧翻的影响;设计了客车的防侧翻控制策略,应用Carsim软件和Trucksim软件进行了基于EHB的客车防侧翻控制联合仿真实验。具体研究内容如下:(1)对客车侧翻系统进行了动力学建模与验证。针对小客车建立了六自由度汽车侧翻动力学模型,应用Carsim软件进行了模型验证;针对大客车分别建立了考虑刚性车架和柔性车架的侧翻动力学模型,分别采用稳态特征值法和遗传算法对模型的稳态特征参数及瞬态特征参数进行了估计,应用Trucksim软件验证大客车模型的有效性。(2)建立了小客车和大客车的侧翻评价指标,可同时用于评价绊倒型侧翻和非绊倒型侧翻。对由路面垂向输入引起的小客车侧翻进行了研究,推导了能同时用于检测绊倒型和非绊倒型侧翻的小客车侧翻指数,应用Carsim软件对该侧翻评价指标进行了验证。与传统的侧翻评价指标比较,结果表明新的侧翻指数能够很好评价小客车的非绊倒型侧翻和由于路面垂向输入引起的绊倒型侧翻危险状态。针对大客车侧翻模型特点建立了用于评价大客车侧翻的指标,应用Trucksim软件仿真实验验证了该指数的有效性。对影响客车侧翻性能的关键参数进行了仿真分析,得到了客车参数影响侧翻性能的一般规律,为客车设计提供了理论依据。(3)分别设计了小客车和大客车的防侧翻控制策略。针对小客车侧翻运动规律分别设计了PID控制器和基于GA的鲁棒控制器,对比分析控制策略的工况适应性、抗干扰稳定性以及参数扰动鲁棒性,结果表明基于GA的鲁棒控制策略工况适应性更好,且抗干扰稳定性以及参数扰动鲁棒性更强。针对大客车侧翻动力学特征设计了博弈H2/H∞控制器,仿真结果表明博弈H2/H∞控制策略相比PID控制和基于GA的鲁棒控制更适合大客车防侧翻控制,所需控制力矩小。但基于GA的鲁棒控制器以及博弈H2/H∞控制器对制动系统的响应速度提出了更高要求。(4)研究了基于EHB系统的防侧翻控制联合仿真实验,分别验证了小客车和大客车防侧翻控制策略有效。根据电控液压制动系统的增压和减压动力学模型,运用试验结果对EHB系统模型的未知参数进行辨识;建立了EHB系统simulink模型,实验验证了模型的准确性。针对小客车防侧翻控制规律,联合Carsim和Simulink软件进行了基于EHB系统的小客车防侧翻控制联合仿真实验,结果验证了基于GA的鲁棒控制器能明显降低绊倒型侧翻的侧翻指数,提高小客车的侧翻安全性;针对大客车防侧翻控制特点,联合Trucksim和Simulink软件进行了基于EHB系统的大客车防侧翻控制联合仿真实验,验证了博弈H2/H∞控制策略有效性、适应性,以及基于EHB系统的防侧翻控制的优越性。

关键词：客车侧翻侧翻稳定性侧翻评价指标博弈H2/H∞控制电控液压制动系统

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融合驾驶意图和动态多参数的汽车侧翻评价研究

融合驾驶意图和动态多参数的汽车侧翻评价研究

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作者：金颖智南京航空航天大学

学位级别：硕士

随着汽车工业程度持续提高和社会总体经济水平的高速发展,汽车的产销量与日俱增,汽车的发展与出现,为现代社会的人类日常生活的便利提供了相当大的帮助,但同时也带来不少的安全隐患和社会问题。随着车辆的日益普及和道路上车流量的增多... 详细信息

随着汽车工业程度持续提高和社会总体经济水平的高速发展,汽车的产销量与日俱增,汽车的发展与出现,为现代社会的人类日常生活的便利提供了相当大的帮助,但同时也带来不少的安全隐患和社会问题。随着车辆的日益普及和道路上车流量的增多,因道路交通而产生的事故问题已经容不得忽视。对于一些质量大、质心较高且轮距窄的汽车,其非常容易发生十分危险的侧翻事故。从侧翻事故的分析来看,其发生的原因大都是由于驾驶员的错误操作,因此对于驾驶员的研究需求十分迫切。本课题主要关注在高速工况下,搭建基于动态多参数的三自由度车模型和预瞄驾驶员模型的侧翻动力学模型;基于HMM模型,模拟出能够判断转向意图的驾驶意图识别器,并通过识别结果判断转向工况;基于灰色预测理论,搭建驾驶行为预测模型,并对驾驶员模型进行优化,并在此基础上估算出预测侧翻评价指标;最后针对识别出的转向意图工况,设计了一种新型的侧翻预警系统,为后续的防侧翻控制策略的研究提供基础。本文的具体工作如下:(1)搭建基于动态多参数的侧翻动力学模型。基于车辆动力学分析搭建三自由度车模型,在考虑轮胎动态侧偏特性的基础上,搭建动态轮胎模型,基于侧向加速度反馈和不同运动工况下驾驶员的行为特征变化,搭建基于动态参数的预瞄驾驶员模型,并进行验证。(2)搭建出驾驶意图(尤其是转向意图)的识别模型,由前文对研究现状的分析总结,可知在判断驾驶意图时,方向盘转角和转角变化值是最直接最直观的特征值,因此本文选用方向盘转角和转角变化率为特征量进行驾驶意图识别。对双移线工况的实验数据进行预处理,建立样本;并基于HMM模型,选取了样本数据库中特征参数组,识别驾驶意图;之后对参数进行了训练和优化,得到驾驶意图识别结果。(3)应用灰色理论中的GM(1,1)模型进行驾驶行为的预测,通过出现当前可观察到的方向盘转角变化规律的时间序列,搭建驾驶行为预测模型,从而实现对未来某一时刻的方向盘转角值变化趋向的预测;同时,对第二章中的驾驶员模型进行改良设计和优化,使其成为可进行驾驶转向行为预测的预瞄-预测驾驶员模型。在此基础上,结合第三章中得到的处理后的实验数据和驾驶意图工况识别结果,构建融合驾驶意图工况识别的侧翻预测模型。(4)基于侧翻机理的分析,推导出基于车辆模型的侧翻评价指标LTR,结合侧翻预测模型,估计出车辆侧翻评价指标的估测值ELTR,并在主动转向控制策略和模糊PID控制器的基础上,设计出新的侧翻预警系统并进行验证。

关键词：侧翻评价指标驾驶意图隐马尔科夫模型灰色预测模型动态多参数

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轮式车辆侧翻预警系统研究

轮式车辆侧翻预警系统研究

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作者：王璐西北农林科技大学

学位级别：硕士

随着社会的高速发展以及道路交通设施的日臻完善,汽车在日常生活中的应用愈加广泛,车辆保有量急剧增大。人们对车辆的安全性要求也越来越高,然而车辆的侧翻问题,却一直没有得到足够的重视。可见,设计一种经济实用的车辆侧翻预警系统来... 详细信息

随着社会的高速发展以及道路交通设施的日臻完善,汽车在日常生活中的应用愈加广泛,车辆保有量急剧增大。人们对车辆的安全性要求也越来越高,然而车辆的侧翻问题,却一直没有得到足够的重视。可见,设计一种经济实用的车辆侧翻预警系统来避免车辆侧翻事故的发生显得十分必要。本文在上述结论基础上针对上述问题,提出了一种车辆侧翻预警方案,选定电动小车作为试验平台,搭建了整个侧翻预警系统的硬件平台并编写了软件系统,完成了整体预警系统调试,及利用试验平台完成了相关的实验,主要研究内容与结论包括:(1)分析了国内外车辆侧翻预警系统和侧翻稳定性的研究及发展现状,提出了车辆侧翻预警系统在研究和发展面临的问题与挑战。提出了不断采集车辆相关状态参数并实时计算出车辆的侧向加速度,并与车辆的侧向加速度阈值对比,以此判断车辆的平衡状态,并根据不同的危险程度发出相应级别的声光报警的预警方案。(2)根据不同的侧翻类型,详尽地分析了引起侧翻事故的因素和侧翻过程,并在此基础上建立了车辆的刚性模型作为分析汽车侧翻阈值的力学模型。详细比较并分析了侧翻的各种评价指标,选择车辆的侧向加速度为本预警系统的评价指标。分析了不同情况下的车辆平衡方程式,为车辆侧翻预警系统提供了理论依据。(3)选择一辆电动小车作为本研究的试验平台。本研究中的传感器部分包括:车速传感器模块、转向角传感器模块、侧倾角传感器模块,用以实现车辆状态信息的实时采集。对所需的传感器进行了选型、安装、调试,并对每个模块进行了精度测量,车辆转角传感器模块的误差低于5%,车辆侧倾角传感器模块的误差低于1%,车辆速度传感器模块误差低于6%,能满足设计的工作要求。本研究中上位机选用PC,下位机选择51单片机。完成了实验小车的改装,搭建了整个硬件平台。(4)本研究中的软件设计主要包括上位机软件设计和下位机软件设计。下位机程序即单片机测量转速的程序,在Keil uVision4版本的集成开发环境下采用C语言编写,编写时主要考虑到霍尔传感器的霍尔脉冲的初步处理及与上位机的通信。上位机程序采用图形化编程软件Lab VIEW编写,上位机框图程序的编写主要是根据刚性车辆模型,对传输来3种数据计算得到车辆的侧向加速度,并根据车辆侧向加速度预警范围比较,判断车辆的侧翻危险程度,并根据不同危险程度来进行对应级别的侧翻预警。(5)对侧翻预警系统进行了整体调试和相关实验。对整体调试时,先完成每个传感器模块进行调试,确定每个模块的供电及其连线。然后再完成各个模块与上位机的通信。以及上位机软件的运行。验证了预警系统的超实时性。在模拟的车辆行驶中,分别测定了当车辆的侧倾角为0o、5o和10o时,侧翻预警系统发出一级预警、二级预警、三级预警时,对应的临界车辆速度与临界车辆转向角。预警系统的整体误差为8.04%。实验表明:该侧翻预警系统相关参数及精度与方案设计基本一致,能实现车辆侧翻的预警作用。

关键词：车辆侧翻侧翻预警侧翻评价指标侧向加速度

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