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。     

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.     

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.     

汽车转向与主动悬架集成系统的D-LMS控制

以提高汽车行驶平顺性、操纵稳定性和安全性为目点,建立了半车三自由度汽车转向与主动悬架的综合模型,采用基于小波理论的最小均方(LMS)算法对转向与主动悬架集成系统进行控制。计算结果表明,采用LMS控制的转向与主动悬架集成系统使汽车行驶平顺性和操纵稳定性比被动系统明显改善,有效地提高了汽车综合性能;同时LMS能自动调整权系数,且控制算法简单,便于工程应用。     

基于Matlab的某4WS越野车建模与仿真

通过建立的三自由度4WS汽车模型,基于零质心侧偏角-前馈控制,利用Matlab软件建立了某4WS越野车仿真模型,通过参数的时域与频域响应分析,结果表明:与2WS相比,时域分析中基于前馈控制的4WS汽车明显减小了质心侧偏角,路径跟踪能力较好,同时有效提高了低速时的操纵性和机动性,以及高速时的稳定性和安全性,并具有较好的瞬态响应特性。频域分析表明驾驶员以不同低频缓慢转动方向盘时,4WS汽车输出响应能较好地执行驾驶员的输入指令,同时相位滞后相对不大,汽车操纵稳定性随输入频率变化的动态特性较好。     

基于模糊PID控制的线控转向系统侧向稳定性分析

建立线控转向系统车辆侧向干扰下的非线性三自由度整车动力学模型,研究侧向干扰对汽车操纵稳定性的影响。分析采用PID控制的侧向稳定性控制效果,并采用模糊PID控制对转向电机主动控制。结果表明,线控转向系统中采用模糊PID控制实时整定PID控制参数,可有效提高各种侧向干扰下的整车侧向稳定性。     

基于模糊PID控制的线控转向系统侧向稳定性分析

建立线控转向系统车辆侧向干扰下的非线性三自由度整车动力学模型,研究侧向干扰对汽车操纵稳定性的影响。分析采用PID控制的侧向稳定性控制效果,并采用模糊PID控制对转向电机主动控制。结果表明,线控转向系统中采用模糊PID控制实时整定PID控制参数,可有效提高各种侧向干扰下的整车侧向稳定性。     

三轴车辆电控液压式全轮转向系统设计与控制

针对某型三轴车辆低速机动性不好、高速稳定性差的问题,通过对原车转向助力系统进行深入研究,设计了一套电控液压式全轮转向系统。针对全轮转向系统控制器设计难的问题,建立了车辆三自由度全轮转向数学模型,设计了全轮转向比例前馈和模糊控制反馈控制器。分别选取前轮转角为3°角阶跃输入,车速为20,80 km/h两种转向工况,对全轮转向车辆与原双前桥转向车辆进行对比仿真研究。结果表明:所设计的全轮转向控制器能够改善车辆各状态参数的响应特性,降低车辆侧滑几率,提高车辆低速机动性和高速操纵稳定性。     

三自由度疲劳振动台的设计及固有频率分析

为模拟高速列车传动系统的多轴随机振动环境,建立了一种能对传动系统沉浮、侧滚、横摆三自由度振动模拟的三自由度牵引传动系统疲劳振动台模型．通过对系统进行运动学分析,利用三维振动台的位姿关系及振动台各分支刚度构造了刚度矩阵和质量矩阵,建立了振动台系统的无阻尼动力学方程,据此研究了系统不同姿态下的固有频率,该计算模型也可以用于其他类型的并联结构固有频率计算,计算结果表明：文中设计的振动台能够满足试验要求．     

中置轴挂车列车操纵稳定性与参数优化

为了提高中置轴挂车列车的操纵稳定性, 分析了其横摆运动、侧倾运动、纵向运动、侧向运动的关系, 根据汽车动力学理论, 采用MATLAB/Simulink建立了列车四自由度动力学仿真模型, 采用TruckSim搭建了列车的多自由度复杂非线性仿真模型, 利用VBOX数据采集系统与RT陀螺仪构建了列车操纵稳定性测试系统, 根据试验标准开展了列车的单车道变换实车试验与仿真试验, 并对比分析了仿真与试验结果; 基于列车横摆角速度后部放大系数、铰接角速度、侧向加速度后部放大系数、载荷转移率, 建立了列车综合评价得分模型; 通过均匀试验和多元线性回归分析理论, 利用虚拟样机技术, 对显著影响列车操纵稳定性的相关参数进行了优化分析。优化结果表明: 优化后牵引车、中置轴挂车的相关参数都得到了不同程度的改善, 牵引车、中置轴挂车横摆角速度最大值分别由0.107 2、0.140 8rad·s-1降低到0.092 5、0.103 7rad·s-1, 中置轴挂车列车的横摆角速度后部放大系数减小了15.15%;牵引车、中置轴挂车侧向加速度最大值分别由0.21g、0.27g降低到0.19g、0.20g, 中置轴挂车列车的侧向加速度后部放大系数减小12.10%;中置轴挂车列车的最大铰接角速度减小23.01%, 最大载荷转移率减小了29.41%;列车综合评价得分由86.66提高到109.02, 综合性能得到提高。      

An Investigation into Regenerative Braking Control Strategy for Hybrid Electric Vehicle

Energy regeneration during braking is an important technique for hybrid electric vehicle （HEV） to improve their fuel economy and extend their driving range. Due to the effect of regenerative braking torque which is added by electric motor, the braking torque distribution between front and rear axles should be changed and the control logic of anti-lock braking system （ABS） ought to be adjusted according to the regenerative braking torque. This paper put forward a braking control strategy for hybrid electric vehicle; the control strategy is implemented with eight DOFs （Degree-of-Freedom） nonlinear vehicle forward simulation model which is built under the environment of Matlab/Simulink. Based on target wheel slip ratio, a fuzzy logic approach was applied to maintain the optimal target slip ratio so that best compromise between hydraulic torque and regenerative torque can be obtained for the vehicle.     

基于车桥耦合的钢-混结合段刚度平顺性分析

为了研究混合梁桥结合段动力平顺性问题,针对某混合梁独塔斜拉桥,将结合段按刚度等效换算为同一种材料,建立桥梁有限元模型;基于9个自由度的三轴车辆模型,根据规范规定的路面粗糙度谱,用三角级数法模拟了B级粗糙度样本,采用Newmark-β法求解车桥系统运动方程,建立了汽车-桥梁垂向耦合振动仿真模型.在此基础上,编制了车桥耦合振动分析程序,求解了桥梁结合段和车辆的动力响应. 研究结果表明:路面粗糙度下降一个等级,桥梁结合段竖向加速度增加一倍;从动力性能角度分析,钢-混结合段钢格室全填充时的刚度平顺性略优于半填充时的刚度平顺性.      

基于变加速度的高速公路平直路段运行速度模型优化

通过研究典型路段车流的运行速度规律,分析汽车在平直路段上的实际行驶方式,提出了平直路段变加速度的运行速度测算方法和预测模型.该模型很好地描述出汽车在平直段上的实际加速状态,动态反映加速度与速度、加速度与期望速度间的变化关系,经与汽车直线路段速度距离加速曲线图表对比,速度预测模型精度较高.平直路段变加速度法优化、完善了现有平直路段的运行速度预测模型,为公路运行速度的合理取值提供了理论支持.     

跨座式单轨交通PC轨道梁车桥耦合振动分析

为探讨跨座式单轨交通车桥系统的动力响应,采用线性化轮胎模型建立了15个自由度的跨座式单轨车辆动力学模型.模型考虑了走行轮、导向轮和稳定轮的径向刚度与侧偏效应,并考虑了走行轮的纵向滑转特性.以重庆市跨座式单轨交通典型区段的PC(预应力混凝土)轨道梁为对象,采用自编程序对跨座式单轨车辆过桥时的车桥耦合振动进行了分析,并通过计算与实测结果的对比分析对所建立的理论模型和编制的程序进行了验证.     

高速列车横向半主动悬挂系统模糊控制

为了抑制由高速车体摇头引起的车体横向振动,构造了高速列车横向半主动悬挂系统模糊控制结构,采用模糊控制策略,以减振器的实际阻尼力和车体、构架的横向振动加速度为反馈输入,对车体前后横向悬挂系统的可调减振器进行双闭环反馈独立控制.以美国六级轨道谱为输入,在列车运行速度为270 km·h-1时,结合表征列车悬挂系统横向振动特征的17自由度动力学模型,对半主动悬挂机车和被动悬挂机车的横向振动、摇头振动进行计算.计算结果表明:采用半主动悬挂的高速车体平稳性改善了12.54%,摇头振动幅值减少了35.00%,横向振动幅值减少了48.45%,在车体固有频率(1～6 Hz)附近,车体横向振动、摇头振动抑制达到50%.可见,该控制结构和控制策略能够明显抑制车体横向振动.     

集装箱堆场空间动态配置模型

为了优化集装箱堆场空间资源,减少集卡行驶距离,运用数学规划方法,从平衡箱区倍位箱量和最小化集卡行驶距离入手,在滚动计划的基础上,建立了集装箱堆场空间资源动态配置模型。与集装箱随机配置模型相比,发现集装箱在动态模型配置下,可使集卡行驶距离减少20%左右,提高了集卡使用效率,降低了集装箱作业成本。     

高速公路特长纵坡路段车辆的折算系数

通过对特长纵坡路段汽车动力性能与运行速度的关系以及这些因素对通行能力的影响进行分析,提出了以速度为直接因素计算高速公路特长纵坡路段车辆折算系数的方法．基于运行速度预测模型,以各车型的运行速度和各车型的百分比为控制因素,得到了不同坡度、不同坡长、不同货车百分比时各类货车的折算系数,为特长纵坡路段的通行能力计算提供了依据．     

考虑行程时间波动的电动公交可变行车计划

为解决因运行时间不确定性导致的公交到发时间不准点问题,本文基于公交线路双方向发车趟次和运营时间的不对称特征,提出一种可变行车计划优化问题。以最小化车辆使用数和乘客等待时间为目标,考虑车次链的行程接续和电动公交车辆电量等约束,构建公交时刻表和车辆排班一体化优化模型。根据可变行车计划优化问题特性设计改进的粒子群算法(Modified Particle Swarm Optimization for Timetabling and Scheduling, MPSO-TS)进行求解,定制粒子编码和子代更新方式。采用“基于优势车次链”的子代更新机制,以“车次链”为纽带最大程度地保留父代被继承信息中时刻表与车辆调度方案之间的关联性。使用连云港市某公交线路验证模型和算法,案例结果表明：可变行车计划能够有效保证车辆到发准点性,通过更紧密的排班计划将使用车数由35辆减少至31辆,车辆使用效率提升了28.1%;所提出的MPSO-TS算法求解效率较高,具有较好的稳定性,可有效避免计算结果陷入“局部最优”。     

高速铁路路基结构空间时变系统耦合动力分析

考虑高速线路的实际工况,建立了包括轨道结构和车辆的路基结构空间时变动力系统分析模型.将线路结构及车辆离散为不同的单元,采用能量原理导出了系统动力方程,进一步建立了系统动力矩阵.作为模型的验证,对连续谐波不平顺条件下系统动力响应进行了分析,得出了车辆走行过程中的车体加速度、动轮载以及基床动应力、基床动变形等动态响应结果.计算结果表明,本文中的计算模型是合理的.     

考虑车辆排放的城市信号交叉口优化控制研究

运用了考虑排放和延误综合指标的城市信号交叉口信号配时方案,针对车辆在交叉口处不同运行特征下排放量的不同,提出了将车辆通过交叉口的运行特征与排放因子结合的方法,得出了车辆在交叉口的排放模型.在此基础上建立了考虑车辆排放和延误综合指标的城市交叉口信号优化控制模型,并运用改进的遗传算法求解模型,计算结果显示该模型减少了车辆的排放,有效地缓解了城市信号交叉口处车辆排放不易消散的问题.