汽车侧倾运动安全主动悬架LQG控制器设计方法

为了提高汽车转向-侧倾运动的安全性,设计了主动悬架侧倾运动安全LQG控制器;建立了3自由度汽车转向-侧倾运动动力学模型,选择横向载荷转移率、侧倾角及其加速度构建汽车侧倾安全综合性能评价指标;为了解决现有设计方法无法跟踪系统干扰项(前轴转向角)和控制加权矩阵行列式等于零带来的控制向量无法求解的难题,将前轴转向角进行满足最小相位系统的微分变形,并与原系统方程组成增广系统方程,在综合性能评价指标中引入包含控制项的无穷小量,以满足LQG控制器设计条件;结合层次分析法和归一法,以鱼钩工况为基础,仿真获取汽车转向-侧倾运动统计数据,进而确定LQG控制器的加权系数,通过多工况数值仿真验证主动悬架侧倾运动安全LQG控制器的工作效果。仿真结果表明:新设计的LQG控制器不干扰驾驶人的转向操纵;与被动悬架相比,在鱼钩工况、蛇形穿桩工况和双移线工况下,采用LQG控制器的主动悬架可使汽车侧倾运动安全的主要评价指标即横向载荷转移率的方差分别降低了32.08%、32.82%、29.24%,侧倾角的方差分别降低了47.74%、44.19%、63.41%,侧倾角加速度的方差分别降低了87.30%、60.00%、86.39%,说明采用新设计LQG控制器的主动悬架可大幅度改善汽车侧倾运动安全性,且具有良好的转向工况适应性。     

半挂汽车列车高速变道稳定域估计

为改善传统稳定域在评价铰接列车非稳态转向稳定性方面的不足, 提出了一种适用于半挂汽车列车的高速变道稳定域的估计方法; 建立了包含Pacejka魔术公式的半挂汽车列车四自由度非线性动力学模型, 通过半挂汽车列车高速变道的仿真和实车试验对比验证了所建模型的有效性; 在构建车辆系统Jacobian矩阵的基础上, 应用特征根法分析了车辆在高速阶跃转向和正弦转向2种情况下的稳定性; 基于Lyapunov稳定性定理, 通过构建Lyapunov能量函数, 分析了车辆极限状态时的系统能量与能量变化阈值, 获得了车辆高速变道稳定域, 并利用半挂汽车列车30m·s-1变道试验验证稳定域。分析结果表明: 高速变道过程中车辆系统Jacobian矩阵特征根大于0, 但最终收敛至小于0, 系统仍可保持稳定; 车辆高速变道稳定域为近似凹形曲面, 能量越接近中心区的低点, 车辆系统越稳定, 而一旦接近甚至超过能量阈值, 车辆系统将临近或发生失稳; 在半挂汽车列车30m·s-1变道试验中, 当Lyapunov能量接近阈值3.863 6J时, 车辆系统处于临近失稳状态。可见, 确定的半挂汽车列车高速变道稳定域, 能够较好地表征车辆系统在高速瞬态连续转向状态下的稳定性, 可为半挂汽车列车操纵稳定性评价和控制提供有益参考。      

汽车四轮转向四自由度动力学模型

在简化力学模型的基础上,基于非线性轮胎力模型,利用拉格朗日能量法建立了包括俯仰、侧倾、侧向、横摆4个自由度的汽车四轮转向动力学模型.运用该模型来反映实际汽车四轮转向的动态过程,对开发四轮转向控制系统有重要的意义.     

半主动悬架系统对汽车侧翻稳定性的改善

为提高汽车高速弯道行驶、紧急变线行驶时的安全性,针对被动悬架系统侧翻稳定性比较差的问题,建立了半主动悬架系统模型和控制系统模型。通过控制器调整减振器阻尼力的大小,改变车身侧倾振动状态。模拟分析得到半主动悬架系统使得汽车在高速变线行驶时的侧倾角有效值下降60．9,侧倾角加速度有效值下降了64．6,侧翻因子有效值下降了35．2。结果表明利用半主动悬架系统可以有效降低汽车非直线行驶时的侧倾角与侧倾角加速度,提高了汽车的侧翻稳定性。     

半主动悬架系统对汽车侧翻稳定性的改善

为提高汽车高速弯道行驶、紧急变线行驶时的安全性,针对被动悬架系统侧翻稳定性比较差的问题,建立了半主动悬架系统模型和控制系统模型。通过控制器调整减振器阻尼力的大小,改变车身侧倾振动状态。模拟分析得到半主动悬架系统使得汽车在高速变线行驶时的侧倾角有效值下降了60．9％,侧倾角加速度有效值下降了64．6％,侧翻因子有效值下降了35．2％。结果表明利用半主动悬架系统可以有效降低汽车非直线行驶时的侧倾角与侧倾角加速度,提高了汽车的侧翻稳定性。     

半挂汽车列车结构参数及模型处理方式对平顺性的影响

建立了6×4牵引车与3轴半挂车组成的半挂汽车列车11自由度半车动力学模型,在道路不平度的激励下通过频域方法研究了牵引车的驱动桥平衡梁及全浮式驾驶室的不同处理方法对半挂汽车列车平顺性仿真结果的影响。之后,进一步研究了悬架刚度、悬架阻尼系数、轮胎刚度、牵引销前置距及挂车上货物质心位置变化对半挂汽车列车平顺性的影响,并按照其影响的大小进行了排序。这些工作为半挂汽车列车的设计及牵引车与半挂车的匹配提供了一定指导。     

基于差动制动的单拖挂汽车列车道路跟踪控制

对汽车列车的运动特点进行了研究,建立了考虑铰接角的单拖挂汽车列车驾驶员模型;对挂车制动时车辆运动状态的变化进行了分析,设计了基于差动控制的道路跟踪控制器,建立了基于Simulink和Trucksim的联合仿真模型,验证了双移线工况下模型的路径跟随性和行驶稳定性。结果表明:基于差动制动的单拖挂汽车列车道路跟踪控制器,与单点最优预瞄驾驶员模型控制器和考虑铰接角的驾驶员模型控制器相比,转向过程更加平稳,提高了路径跟踪能力,降低了侧向加速度峰值,提高了行驶稳定性。     

半挂汽车列车弯道行驶制动稳定性

为了研究弯道行驶中制动工况对半挂汽车列车稳定性的影响,运用动力学理论与虚拟样机仿真软件ADAMS,建立了具有21自由度的半挂汽车列车整车模型,分析了在弯道行驶极限工况下,半挂汽车列车折叠角、侧向加速度、横摆角速度、车速、轮速、轮胎侧偏角随时间的变化关系。通过整车系统的稳态转向试验与阶跃试验,验证了模型具有较好的仿真精度。仿真结果表明:转向后3 s实施制动,在3 s的时间内,牵引车侧向加速度变为0,横摆角速度达到极值33 rad.s-1后迅速减小,而半挂车侧向加速度达到极值4 m.s-2,横摆角速度逐渐减小为0;在制动过程中,牵引车后轴先抱死拖滑,由此引起半挂汽车列车发生折叠现象,从而导致弯道行驶制动稳定性降低。     

汽车科技

<正>伴随着电子技术的迅猛发展,应用在汽车产品上的电子科技类配置逐渐增多,并且其中的大多数逐渐占据了宣传资料上的显眼位置。回顾2014,看看有哪些汽车科技能够让你畅想未来。1.线控转向系统"线控转向系统"这个名词也会大家会有些陌生,其实这项技术很早便应用于飞机的转向装置上,简单的解释线控转向就是用电信号取代传统的机械转向系统。这项技术在汽车上量产应用还是第一次。装配了这项技术的车辆转向时,不再依靠传统的机械连接,而是     

不平整路面上的汽车动荷载

考虑汽车侧倾因素在路面不平引起汽车动荷问题中的影响,建立了4自由度车辆模型,并据此模型实例分析计算了在路面波幅一定的情况下,汽车在不同波长路面上以不同车速行驶时产生的车辆动荷载。     

半挂汽车列车联合制动系统性能仿真分析

为研究半挂汽车列车联合制动系统性能,建立了七自由度的半挂汽车列车整车动力学模型、非线性轮胎模型和制动系统模型,对液力缓速器以及联合制动系统在不同使用工况下的半挂汽车列车制动稳定性的影响进行了仿真分析。仿真结果表明:路面附着系数越高,液力缓速器的制动稳定性越好;湿滑路面应慎用液力缓速器;列车高速行驶时,不可直接使用液力缓速器高档,防止半挂车对牵引车冲击过大造成牵引车侧滑和列车折叠;列车在空载状态下也不可使用液力缓速器高档,以免使驱动轴抱死侧滑;满载状态下可直接使用液力缓速器恒速档,在车速不高的情况下,可以使用液力缓速器高档制动;当制动强度需求不高时,联合制动系统可以有效提高列车的制动效能,并保持良好的制动稳定性;而当列车紧急制动时,液力缓速器对制动效能的提高不明显,且会加剧列车失稳。     

转向梯形断开点位置对汽车稳态转向特性的影响

汽车稳态转向特性是汽车操纵稳定性的最重要的性能指标.综合运用仿真和试验研究的方法,系统分析转向梯形断开点对汽车稳态转向特性的影响.研究结果表明:转向梯形断开点高度位置直接决定着车轮前束角随车轮跳动量的变化特性,所提出转向梯形断开点优化方案能极大地改善汽车稳态转向特性和降低轮胎磨损,同时不对汽车操纵稳定性的其它评价指标的产生不良影响.     

不平整路面上的汽车动荷载

考虑汽车侧倾因素在路面不平引起汽车动荷问题中的影响，建立了4自由度车辆模型，并据此模型实例分析计算了在路面波幅一定的情况下，汽车在不同波长路面上以不同车速行驶时产生的车辆动荷载．     

弹性金属塑料复合材料的干摩擦特性

在MPX－2000盘销式摩擦磨损试验机上,研究了弹性金属塑料复合材料在干滑动条件下的摩擦磨损特性,结果表明：在给定的试验条件下,EMP复合材料与40#锻钢对摩时,相同滑动速度下摩擦因数随载荷的升高而减小,相同载荷下滑动速度等摩擦因数反而低,当试验转速分别1102r/min和370r/min时,其摩擦因数最后分别基本稳定为0．074和0．082,而磨损率随载荷的升高而增大,高速时的磨损率比低速时的大,结合磨损表面的扫描电子显微镜分析,给出了EMP复合材料磨损的主要过程,并据此解释了该材料的上述现象。     

现代汽车防盗系统

随着汽车拥有量的不断增加，汽车盗窃也日显猖獗，为减少已成为全球性的汽车失窃问题，世界各国纷纷研制出了各种各样的汽车防盗系统。 ●机械锁 常见的机械锁有方向盘锁和排挡锁。其中方向盘锁在使用时，主要是将方向盘与制动脚踏板连接一起，使方向盘不能做大角度转向及制动汽车，[第一段]     

考虑空气力的车辆三自由度转向模型与状态方程

为了减小空气力的影响,简化车辆多自由度转向动力学方程,考虑了空气力的影响,建立了车辆三自度转向运动的动力学模型.以质心侧偏角、横摆角、横摆角速度、侧倾角、侧倾角速度为状态变量,以前轴转角及侧风作用力为输入,以质心侧偏角、横摆角、横摆角速度、侧倾角为输出,推导了车辆三自度转向运动的动力学模型的状态方程.以前轴主动转角脉冲为输入,对状态方程的可信度进行了验证.与利用线性二自由度转向模型的仿真结果相比,利用三自由度转向模型与其状态方程得到车辆质心侧偏角与横摆角速度的绝对值均较小,在高速情况下,空气力会增强车辆的不足转向特性.采用两种模型得到的车身侧向偏移均大于试验值,但三自由度模型的仿真曲线非常接近试验曲线.可见,三自由度状态方程可信度高.     

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。     

让汽车越来越聪明的知能技术

近年来,随着电子计算机技术和信息技术的飞速发展,汽车智能化控制技术、控制系统不断出现,使汽车插上了智能化翅膀。在汽车全球卫星定位系统(GSP)、汽车惯性导航系统(INS)、智能巡航系统(ICC)、各种雷达避撞系统纷纷登台亮相之时,出现了形形色色的汽车智能化新技术,这些技术主要应用在汽车的动力控制、制动控制,以及其他各种部件上。这些智能化技术的应用,进一步改变了汽车的面貌,使汽车朝着人性化的方向发展,越来越听从人类的“使唤”。1、车辆动力学控制(VDC、ESF)众所周知的ABS或TCS主要是对汽车车轮上的制动力与驱动力进行控制,以防止车轮出现过大的纵向滑移率,以此来获得最大的附着力,既可产生最大的减(加)速度,又可间接防止出现侧滑。而新出现的VDC或ESF,虽然也是控制车轮的制动力与驱动力,但它们与ABS、TCS仍有很大的不同,其主要表现是可实现左右纵向力的差动控制,以直接地对汽车提供横摆力矩,抵消汽车不稳定运动(如在滑路上甩尾时的矫正作用)。这种系统可以认为是ABS的扩展(增加横摆、转向盘位移传感器),目前此技术已在一些高级轿车上得到应用。2、主动侧倾技术(ARC)传统的抗侧倾控制是主动悬架的一种功能,即依靠...     

五轴汽车双相位转向性能对比分析

为满足多轴汽车低速转向灵活性和高速操纵稳定性,设计了双相位转向机构,并利用AD-AMS/VIEW建立了5轴汽车的仿真模型.通过仿真分析发现,当汽车同相位转向高速行驶时,质心侧向加速度和横摆角速度明显低于后轮不转向时的状态,降低了汽车发生侧翻和甩尾的可能性;当汽车逆相位转向低速行驶时,质心运动轨迹直径缩短12.9%,提高了机动灵活性.     

模块化汽车列车载荷单元与车型标准化

为提高道路货物运输车辆标准化水平,降低道路货物运输成本,通过对比分析当前集装箱和交换箱等载荷单元技术要求,基于固定件纵横向中心距确定了标准载荷单元构成,使模块化汽车列车在运输单元方面具有良好的包容性。通过分析我国道路运输发展现状和趋势,确定了牵引车辆、挂车等车辆单元及其组成的模块化汽车列车车型,以此为基础确定了车辆单元及汽车列车的外廓尺寸和最大允许总质量限值要求,最后提出了整车要求和机械连接互换性等要求,为车辆生产企业的生产设计与运输企业的选车用车提供参考。