基于LQR的重型半挂汽车列车稳定性控制策略

以半挂车的横摆角速度、侧向加速度、牵引车与半挂车的铰接角及铰接角速度为控制变量,建立了4自由度6轴重型半挂汽车列车的动力学参考模型,并应用ISO双移线工况对此模型进行验证。考虑到等速圆周稳态工况下行驶和地面附着系数等因素对汽车的限制,确定了控制变量横摆角速度和侧向加速度的参考值。采用基于线性二次型调节器(LQR)的最优控制策略及半挂汽车列车单侧制动方案,应用Trucksim软件对参考模型进行了鱼钩转向工况仿真分析。仿真结果表明:所提出的控制策略正确、有效,实现了提高半挂汽车列车稳定性的控制目标。     

基于线性变参数实时简化模型的重型半挂车稳定性控制策略

为实现重型半挂车各工况稳定性精准最优控制,提出了基于线性变参数实时简化模型的重型半挂车稳定性控制策略。该控制策略基于制动系统,采用分层控制方式,运用线性二次型调节器(LQR)方法,选择多个车辆状态为反馈状态,以实现重型半挂车横摆、折叠和侧倾稳定性综合控制;应用遗传粒子群算法,设计综合提高横摆、折叠和侧倾稳定性的优化目标函数,优化控制策略权重系数,以实现重型半挂车各工况稳定性最优控制;最后搭建硬件在环试验台并进行了台架试验。结果表明:采用所提出的控制策略后,牵引车质心侧偏角、牵引车横摆角速度、挂车质心侧偏角和挂车横摆角速度最大值分别改善了38.6%、13.8%、15.8%、8.4%,铰接角最大值改善了5.1%,牵引车侧向加速度、牵引车侧倾角、挂车侧向加速度、挂车侧倾角最大值分别改善了10.4%、15.4%、10.8%、17.7%,表明所设计的控制策略综合提高了重型半挂车普通工况的横摆、折叠和侧倾稳定性,并且实现了极限工况侧翻精准控制,从而避免重型半挂车侧翻。     

基于ADAMS/Car的半挂汽车列车转向瞬态响应试验仿真分析

运用多体动力学软件ADAMS/Car建立某半挂汽车列车虚拟试验整车模型,参照汽车操纵稳定性试验方法对该半挂汽车列车进行转向瞬态响应试验仿真,分析得到了半挂汽车列车在不同速度下的侧向加速度和横摆角速度响应、转向瞬态响应试验的极限车速及半挂汽车列车安全运行的最大侧倾角,为半挂汽车列车的设计和使用提供理论依据.     

半挂汽车列车横向稳定性试验与仿真分析

随着JT/T 1178.2-2019《营运货车安全技术条件第2部分:牵引车辆和挂车》的发布与实施,汽车列车必须进行单车道变换、蛇形、稳态回转以及抗侧翻稳定性等试验。其中单车道变换试验主要测量牵引车与挂车的侧向加速度,对车辆抵抗横向翻车与横向侧滑的能力进行评判,是汽车横向稳定性的重要指标之一。从车辆动力学的角度分析了影响汽车列车横向稳定性的主要因素,并通过TruckSim整车仿真软件,依据JT/T 1178.2-2019和GB/T 25979-2010标准对半挂汽车列车的横向稳定性进行了仿真与评价。最后利用先进的测试设备进行了半挂汽车列车的单变道试验,同时提出了在试验和评价方面的注意事项。     

半挂汽车列车转弯制动试验方法研究

转弯制动性能对半挂汽车列车的制动安全有重大影响,针对我国目前半挂汽车列车转弯制动试验标准缺失,传统的单车试验设备不适用于半挂汽车列车等问题,本文中从试验系统搭建、系统安装方式和试验方法与评价等方面对半挂汽车列车转弯制动试验进行了探索性研究。结果表明:半挂汽车列车转弯制动过程中侧向加速度、制动减速度、横摆角速度和牵引车的俯仰角随车速的升高而增加。建议半挂汽车列车转弯制动试验中车速不超过30km/h,转弯半径不小于25m。     

基于直接横摆力偶矩控制的中置轴汽车列车操纵稳定性研究

建立了中置轴汽车列车4自由度参考模型及多自由度非线性仿真模型,并通过单移线实车试验验证了模型的正确性。利用模糊控制和PID控制方法建立了中置轴汽车列车横摆力偶矩控制(DYC)模型,通过TrukSim及Simulink建立了联合仿真平台,并进行不同附着系数路面上单移线仿真。仿真结果表明,施加DYC后,列车低附着系数路面横摆角速度后部放大系数和质心侧偏角后部放大系数分别减小26.5%、29.9%,最大铰接角速度减小18.4%,大幅改善了中置轴汽车列车的操纵稳定性,降低了折叠事故发生的可能性。     

半挂汽车列车横向稳定性与失稳机理分析

为半挂汽车列车建立了简化的四自由度单轨模型,并在其上分析了两个重要结构参数,即牵引点和挂车质心位置对半挂汽车列车横向稳定性的影响规律.在此基础上,采用主元特征向量分析方法详细探讨了半挂汽车列车"折叠"和"横向摆振"两种常见的横向失稳现象的发生机理,分析和对比了牵引角和牵引角速度输出反馈对半挂汽车列车"折叠"和"横向摆振"失稳的镇定效果.     

半挂汽车列车高速紧急避障稳定性控制研究

分析了半挂汽车列车转向的特点,对其稳定性控制原理进行了研究,包括横摆角速度跟踪控制和防倾覆控制.在此基础上,建立了半挂汽车列车多体动力学模型,采用虚拟样机技术,对横摆角速度跟踪控制和防倾覆控制进行运动学与动力学仿真.结果表明,装用车辆动态控制系统后,提高了半挂汽车列车高速紧急避障时的操纵稳定性,因而,其避障行驶的极限条件大大宽松.     

基于ADAMS/Car弹性运动学对整车分析的影响

ADAMS软件提供了柔性体模块,可真实地模拟物体的运动,文章以某轿车为研究对象,利用ADAMS仿真软件建立了带有弹性下控制臂悬架的整车模型。选择开环转向事件里的转向阶跃输入进行仿真分析,在后处理中对横摆角速度、车速、侧向加速度和纵向加速度进行分析。结果表明,柔性体悬架模型比多刚体悬架模型对车身的横摆角速度、侧向加速度、纵向加速度以及速度等具有更好的抑制作用,有利于提高汽车操纵稳定性。     

基于主动制动的半挂汽车列车横摆稳定性控制

为研究半挂汽车列车在高速大转向等极限操作工况下的横摆稳定性控制问题,建立了14自由度的半挂汽车列车非线性仿真模型;提出了牵引车与半挂车独立直接横摆力矩控制的横摆稳定性控制方案,通过牵引车和半挂车车轮的合理选择和主动制动实现横摆控制;以跟踪参考模型的稳态横摆响应为目标,设计了PI横摆稳定性控制器,对牵引车和半挂车分别设计了目标制动车轮的选择决策规则。单移线操作仿真结果表明,基于主动制动的横摆力矩控制可有效改善极限工况下半挂汽车列车的横摆稳定性,牵引车与半挂车进行独立横摆控制可以减小制动车轮选择决策的复杂性,而获得较好的控制效果。     

汽车列车横向稳定性研究

汽车列车是牵引汽车与挂车相互作用、相互耦合的复杂系统,其横向稳定性研究涉及多体动力学、刚柔耦合力学、气体动力学、车辆非线性运动和电子控制等多个学科.本文论述了汽车列车横向稳定性的国内外研究现状、研究方法和试验手段,探讨了使用参数和结构参数对汽车列车横向稳定性的影响,分析了角阶跃输入下汽车列车侧向加速度响应.最后,对汽车列车动力学数字仿真算法及代表性软件进行了分析阐述.     

摩擦片式防滑差速器转矩特性对汽车操纵稳定性的影响研究

进行了摩擦片式防滑差速器防滑转矩输出特性测定试验,并分别对装有摩擦片式防滑差速器和普通差速器的汽车,通过试验测定的车厢侧倾角、转弯半径比、前后轴侧偏角差值、横摆角速度及侧向加速度作为对比参数,研究了摩擦片式防滑差速器转矩特性对汽车操纵稳定性的影响。结果表明,摩擦片式防滑差速器能够显著提高汽车的动力性、通过性,改善汽车的操纵稳定性。     

基于神经网络的汽车操纵稳定性模型研究

对神经网络隐层神经元个数的确定方法以及神经网络预测结果评价方法进行了研究.在此基础卜建立了SX6120型大型客车操纵稳定性神经网络模犁,并对该模型进行了仿真研究和试验验证.结果表明,所建立模型对车身侧倾角、横摆角速度和侧向加速度都具有较高的仿真精度,能较好地表征该客车的操纵稳定性.     

引入悬架K&C参数二自由度模型的建立及验证

横摆角速度是影响操纵稳定性的重要因素。在汽车行驶过程中，给其施加角阶跃输入，分析横摆角速度响应是评价汽车操纵稳定性的重要方法。文章简化汽车模型，利用牛顿第二定律建立经典二自由度线性模型及引入K&C参数的数学模型。输入整车参数、K&C试验参数，将两模型MATLAB横摆角速度响应结果与Carsim仿真结果进行对比，验证模型的可靠性，可利用二自由度模型快速获取车辆操纵稳定性的大致情况。     

基于RBF网络高速避让汽车操纵逆动力学研究

给出3自由度角输入避让转向驾驶员-汽车闭环模型,采用均匀设计方法安排汽车在高速下进行双移线避让试验,通过组合驾驶员模型中三个不同参数对闭环模型进行正解得到用于RBF网络的训练样本,建立汽车横摆角速度、侧向加速度及车身侧倾角与转向盘转角及角速度的映射关系。所建立的RBF网络能以汽车横摆角速度、侧向加速度及车身侧倾角共同识别转向盘转角及角速度,仿真结果表明该方法具有运算速度快、识别精度高等优点。     

基于转向中心前后位置控制的多轴汽车操纵稳定性研究

为解决多轴汽车高速行驶转向操纵稳定性差的问题,建立了五轴全轮转向汽车的ADAMS-Simulink联合仿真平台,在50-130(km/h)车速范围内,进行了基于D值(汽车转向中心与第1轴的距离)的两种转向试验对比分析:固定D值(Fixed D value,FD)和可变D值的角阶跃输入响应试验。仿真结果表明:采用基于D值的横摆角速度PID控制策略(PID-D)能显著改善多轴汽车的操纵稳定性,车速为100km/h时,在横摆角速度稳态值基本不变的情况下,超调量降低0.08%,收敛时间降低20.4%;质心侧向加速度稳态值降低0.14%;质心侧偏角稳态值降低17.8%,更接近零值。     

全挂汽车列车制动防抱死系统的协调控制

以某型全挂汽车列车为研究对象,分别安装牵引车及挂车两套制动防抱死系统,并建立相关协调模块使两套系统协调工作。运用Matlab/Simulink软件对未安装及安装ABS系统的全挂汽车列车在高附着系数路面上进行直线制动仿真。分析对比仿真结果,证明协调模块使得两套ABS系统顺利工作,挂车与牵引车制动强度相协调,显著提高了列车制动稳定性。     

商用车稳态回转试验数据截取方法研究

一般的数据截取方法没有考虑到商用车低速时速度,侧向加速度和横摆角速度的不稳定性,若将该不稳定性引入到数据分析结果中会造成数据结果一致性差的问题,提出了将侧向加速度为0.5m/s~2时作为截取阈值,排除侧向加速度为0.5m/s~2之前数据点的不稳定性,试验证明该方法在准确反映车辆稳态回转特性的基础之上,可显著提高实验数据处理结果的一致性。     

半挂汽车列车操纵特性与横向稳定性的研究

采用牵引车和半挂车的不足转向梯度独立定义的方式对半挂汽车列车的操稳性进行了研究,分析了车辆的结构参数对不足转向梯度的影响.应用动态系统的稳定性理论,探讨了“折叠”和“横向摆振”失稳与其操纵特性间的关系.结果表明,与两轴单体汽车只会发生单调分歧失稳相比,半挂汽车列车还会发生“横向摆振”失稳,具体的失稳形式与牵引车和半挂车的不足转向梯度以及车辆结构参数密切相关.     

汽车操纵稳定性的时域分析

文中利用MATLAB/Simulink模块，以两种转向方式模型为例仿真，分析了汽车操纵稳定性中横摆角速度、侧向加速度的时域响应，给出一种系统误差总方差计算评价方法，并借助软件利用此计算方法对两种转向方式操纵稳定性进行了分析，证明了其在评价汽车操纵稳定性上的优越性。