基于Simulink的虚拟测试技术在汽车操纵稳定性测试中的应用

基于Simulink软件建立了三自由度汽车动力学仿真模型,对汽车转向时的操纵稳定性进行了虚拟仿真测试,得出了汽车横摆力矩、横摆角速度、质心侧偏角随时间的变化曲线以及不同前轮转角横摆力矩随质心侧偏角的变化曲线,并对测试结果进行了分析.     

基于联合仿真的某四轴全轮转向汽车研究

为了分析线性控制算法在非线性模型中的控制效果,建立四轴全轮转向车辆的线性二自由度模型,采用零质心侧偏角比例前馈及前馈+横摆角速度反馈的多桥转向控制算法,在Matlab/Simulink及Truck Sim中建立联合仿真模型,对所设计的控制算法进行对比仿真验证。结果表明:多桥转向比例前馈控制及前馈+横摆角速度反馈控制均能够在低速下保持车辆质心侧偏角基本为零,但是比例前馈在高速时控制效果并不理想。低速时比例前馈控制能够最大限度减小汽车转弯半径,高速时前馈+横摆角速度反馈控制能够减小车身横摆角速度,提高多轴车辆抗干扰能力。     

三轴车辆多轮转向控制策略分析

为了提高多轴车辆低速机动性和高速稳定性,以三轴商用车为研究对象,建立了三轴车辆转向的二自由度(2-DOF)动力学模型,基于Simulink设计了前/中轴机械转向+后轴比例控制转向、前轴机械转向+中/后轴比例控制转向2种控制策略,并分析了在前轮角阶跃输入下质心侧偏角、横摆角速度及侧向加速度随时间变化规律。     

基于滑模变结构控制的SUV稳定性研究

针对SUV侧倾稳定性较差的问题,提出了基于滑模变结构控制的方法。首先建立3-DOFSUV横向-侧倾动力学模型;基于理想的质心侧偏角和横摆角速度,分别设计了以期望质心侧偏角、期望横摆角速度和兼顾两期望值为控制目标的基于指数趋近律的滑模控制器;然后基于Matlab/Simulink建立SUV车辆模型与滑模控制策略,选取典型试验工况进行仿真分析。仿真结果表明:兼顾两期望值的控制策略能较好地使车辆的横摆角速度、质心侧偏角、侧倾角的动态响应满足控制要求。     

四轮转向汽车操纵稳定性研究

为了研究转向工况对四轮转向汽车操纵稳定性的影响,基于Matlab/Simulink建立四轮转向汽车前轮转角比例前馈加横摆角速度模糊PID反馈控制模型,通过与Trucksim车辆模型和Simulink控制模型联合仿真,分别在低速和中高速下进行方向盘角阶跃输入离线仿真和方向盘正弦角输入实时仿真试验,与前轮转向汽车在相同工况下侧向加速度、横摆角速度以及质心侧偏角的仿真结果进行对比分析。试验结果表明:四轮转向控制仿真结果优于前轮转向结果,搭建的四轮转向前轮转角比例前馈加横摆角速度模糊PID反馈控制策略,能提高汽车低速转向时的操纵轻便性和机动性以及中高速转向时的操纵稳定性。     

主动前轮转向的操纵稳定性研究

汽车的主动前轮转向作为汽车主动控制的一个重要组成部分,可以改善车辆的操纵稳定性;横摆角速度与质心侧偏角作为表征车辆操纵稳定性的2个主要指标,可以作为车辆处于稳定状态的参考。基于模型预测控制方法,在汽车线性二自由度模型的基础上,使用相同工况下理想的横摆角速度与质心侧偏角作为参考,设计了模型预测控制器,将二自由度汽车模型与CarSim整车模型进行了联合仿真。结果表明:模型预测控制方法相对PID控制方法更能有效地提高汽车的主动安全性。     

四轮转向车辆运动计算分析

本文系统地分析了二自由度四轮转向汽车模型的运动方程，得到了质心侧偏角、横摆角速度，侧向加速度与前轮转角的传递函数。在此基础上，基于本实验室的四轮转向样车进行了前后轮转角成比例控制的四轮转向车辆（4WS）的运动学仿真，并针对仿真结果进行了系统的分析。结果阐明了四轮转向车辆与前轮转向车辆（2WS）相比的优势，并提出其发展方向。     

基于T-S模糊模型的多轴转向车辆H_∞鲁棒控制

为解决多轴转向车辆模型非线性和各种干扰影响下的控制问题,分析了轮胎非线性和外界干扰,建立多轴转向车辆的二自由度非线性模型,应用T-S模糊理论,将其转换为局部线性的T-S模糊模型。基于并行分配补偿法(PDC)和H∞鲁棒控制理论,设计了转向系统的模糊PDC H∞鲁棒控制器,并利用线性矩阵不等式和模糊逻辑控制工具求解控制器。在正弦波和阶跃信号干扰下,车速为80km.h-1时,进行前轮转向回正和前轮角阶跃输入转向的仿真试验。仿真结果表明:侧偏角和横摆角速度动态响应的超调均为0,且均在0.06s内达稳态值;前轮转向回正试验的侧偏角和横摆角速度稳态值均为0,前轮角阶跃输入转向试验的相应值分别为0和1.2(°).s-1,且稳态横摆角速度增益为0.24[(°).s-1].(°)-1。这说明了多轴转向车辆在模糊PDC H∞鲁棒控制下的高速转向平稳迅速,T-S模糊建模和鲁棒控制器设计算法对解决轮胎非线性和外界干扰影响是有效的。     

基于某越野车型四轮转向的最优控制建模与仿真

通过建立三自由度4WS模型,采用最优控制理论求得最优控制Kalman增益。利用Matlab/Simulink软件搭建整车模型。选取不同车速工况下的角阶跃前轮大转角,对采用不同控制策略的三自由度4WS模型与理想模型进行仿真对比分析。仿真结果表明:与基于前馈控制策略的三自由度4WS模型和三自由度2WS模型相比,基于最优控制策略的三自由度4WS模型在质心侧偏角和横摆角速度上更加接近于理想模型。最优控制策略可以适用于汽车的四轮转向系统,并能改善对理想模型的跟踪能力,提高汽车的操纵稳定性和安全性。     

六轮机器人小车的转向特性研究

提出了一种新型的六轮机器人小车.通过一定的假设条件,建立其转向时的动力学模型,并且得到了小车转向横摆角速度和质心侧偏角这2个重要指标与小车车轮转角之间的传递函数.利用MATLAB的simulink工具箱对其进行时域特性仿真,通过改变小车的纵向行驶速度,比较仿真结果得出小车的转向特性随小车的行驶速度变化的一般规律.给出了比较合适的小车行驶速度.     

联合工况的车辆动力学仿真

建立了整车的模型,用Matlab软件对车辆在不同车轮转角、不同车速及不同制动力矩情况下的动力学进行了仿真。仿真结果表明:随着车轮转角及车速的增大,车辆横摆角速度峰值、横向速度峰值增大;过大的制动力矩将使车辆横向侧滑加剧及使横摆角速度峰值变大,车辆在联合工况下的稳定性变差。仿真为车辆在联合工况下的建模和控制提供了参考。     

基于Simulink的汽车稳定控制系统仿真研究

为了解决汽车行驶中的某些因素引起的失稳问题,在对汽车的失稳原因和控制方法的分析和研究的基础上,设计了以横摆角速度和质心侧偏角为控制量和失稳判据,以车轮的差动制动为控制手段的汽车稳定性控制系统。并分别设计了模糊 PID控制器和神经网络控制器,运用MAT-LAB/Simulink软件在7自由度汽车模型上进行了仿真。结果显示在危险状态下该控制策略能有效保持汽车轨迹对转向操作的跟随,该控制策略可靠有效。     

质心侧偏角和横摆角速度对车辆稳定性的影响研究

通过对车辆稳定性控制理论研究,得出车辆的质心侧偏角和横摆角速度是稳定性控制的重要控制变量。并基于建立的二自由度整车仿真模型,进一步分析了它们对车辆稳定性的影响。     

Hierarchical control strategy of trajectory tracking for intelligent vehicle

In order to track the desired trajectory for intelligent vehicle, a new hierarchical control strategy is presented. The control structure consists of two layers. The high-level controller adopts the model predictive control (MPC) to calculate the steering angle tracking the desired yaw angle and the lateral position. The low-level controller is designed as a gain-scheduling controller based on linear matrix inequalities. The desired longitudinal velocity and the yaw rate are tracked by the adjustment of each wheel torque. The simulation results via the high-fidelity vehicle dynamics simulation software veDYNA show that the proposed strategy has a good tracking performance and can guarantee the yaw stability of intelligent vehicle.     

基于串级控制的四轮转向车辆稳定车道线保持

针对四轮前后轮转向车辆的稳定车道线保持,提出集成直接横摆力矩和车道 线保持的串级控制策略.主控制器实现车道线保持控制;副控制器实现车辆稳定性控制. 主控制器的前轮转角作为副控制器的参考输入,计算期望滑移角和期望横摆率.后轮转角 和横摆力矩作为副控制器控制输入,基于LQ算法计算补偿后轮转角和横摆力矩,实际滑 移角和实际横摆率跟踪期望滑移角和期望横摆率.在副控制器车辆稳定性控制基础上,主 控制器实现准确地车道线保持控制,保证车辆在车道内安全行驶.实验结果表明,实现准 确车道线保持,并保证车辆的稳定性和操纵性.     

转向工况的整车悬架动力学仿真

建立了被动悬架的整车模型,并用MATLAB软件对不同车轮转角和不同车速的悬架振动进行了仿真。仿真结果表明,随着车轮转角增大,车辆横摆角速度、侧倾角、垂向振动加速度增大;随着车速的增大,横摆角速度的超调量增大。仿真为整车悬架参数的设计和减振控制提供了依据。     

基于模糊控制的车辆侧倾稳定性联合仿真

利用ADAMS/Car建立起车辆虚拟样机模型,通过试验验证了模型的正确性;在模糊控制方法的基础上,设计出横摆角速度反馈控制器和质心侧偏角反馈模糊控制器,以及两者联合反馈控制的模糊控制器;最后通过ADAMS/Car与MATLAB/Simulink联合仿真对这3种控制器进行研究.为车辆侧倾稳定性控制提供了一种有效的方法.     

侧向风作用下车-桥系统的气动特性——基于风洞试验的参数研究

为考虑侧向风作用下车辆运动对车-桥系统气动特性的影响,基于研制的移动车辆模型风洞试验系统,针对轨道交通车辆和公路交通车辆,分别采用三车模型和单车模型,测试了不同工况下车辆、桥梁的气动力系数,讨论了车速、风向角、车辆在桥上所处轨道位置以及车辆类型等因素对车辆和桥梁气动特性的影响.研究表明,随着车速的增大和合成风向角的减小,车辆阻力系数和升力系数存在增大的趋势,车速对单车模型气动力系数的影响更显著;车辆在桥上所处轨道位置不同对车辆、桥梁气动力系数的影响均较大,桥梁气动力系数对车速和合成风向角不敏感.     

空气弹簧对车辆曲线通过性能的影响

建立了考虑左右空气弹簧垂向耦合模型的车辆系统数学模型,由理想气体的状态方程得到空气弹簧的力学方程,分析了车辆通过曲线时车辆与空气弹簧的动态特性。仿真结果表明:由于高度阀的动作,车辆在驶出曲线后各空气弹簧的压力不一致,导致车体不能回到静平衡位置;车辆以正常速度通过曲线时,车辆曲线通过动力学性能变化不大;在车辆多次通过同一种曲线的较恶劣工况时,空气弹簧内气压变化范围是一定的;增加抗侧滚刚度能明显抑制车体侧滚,从而减小空气弹簧内气压的变化量;增大空气弹簧横向跨距,并选择合适的刚度和阻尼,能使车辆驶出曲线后各空气弹簧压力接近静平衡值。