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。     

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。     

半挂汽车列车弯道行驶横向稳定性分析

为了进一步研究半挂汽车列车弯道行驶横向稳定性,运用动力学理论以及虚拟样机仿真软件ADAMS,建立了具有21自由度的半挂汽车列车虚拟样机,通过将稳态转向试验和转向盘角阶跃输入试验所得仿真结果与实车试验所得曲线相比较进行仿真模型的校验,分析了半挂汽车列车在弯道行驶极限工况下有关参数与时间的变化关系曲线,并分析极限工况所产生的原因。     

半挂汽车列车弯道行驶工况下轴偏角对行驶稳定性影响的仿真分析

针对半挂汽车列车弯道行驶稳定性差的问题.运用仿真分析软件ADAMS建立了半挂汽车列车整车模型,通过对比稳态转向特性试验和制动效能试验的仿真结果与实车试验结果,验证了仿真模型与实车的一致性.分析了弯道行驶工况下轴偏角对半挂汽车列车折叠角和转向特性的影响,结果表明,半挂车轴偏角的方向与半挂汽车列车的转向一致时,半挂汽车列车折叠角增大,有利于半挂汽车列车的行驶稳定性.     

应用虚拟样机技术进行半挂汽车列车制动动力学分析

将虚拟仿真软件ADAMS应用到半挂汽车列车制动动力学研究中，建立了半挂汽车列车整车26自由度（DOF）动力学模型，对半挂汽车列车直线制动及转弯制动进干亍了仿真分析。通过仿真分析发现，在车辆无ABS转弯制动时，即使按照理想抱死顺序实施制动，半挂车也会出现瞬态“甩尾”的危险工况。     

基于AMESim的半挂汽车列车再生制动研究

为研究半挂汽车列车的再生制动方法,分析了制动过程中的载荷转移和牵引座纵向力,运用AMESim软件搭建了半挂汽车列车再生制动仿真模型。在理想制动力分配的基础上,制订了适合半挂汽车列车的再生制动控制策略,在不同工况下对半挂汽车列车再生制动进行仿真。结果表明,再生制动能量回收率可达27.7%,实际制动力分配曲线与理想制动力分配曲线吻合,说明所建立的模型能准确模拟半挂汽车列车的再生制动过程,本研究为重型车研发与优化提供了参考。     

转向盘转角阶跃输入下半挂汽车列车操纵稳定性仿真分析

基于包括任意载荷分布的非线性轮胎模型在内的半挂汽车列车整车模型,应用汽车列车动力学仿真软件Arc Sim,分析了半挂汽车列车在转向盘转角阶跃输入时的转向特性。通过在不同车速、不同结构参数等条件下的仿真计算,揭示了半挂汽车列车的转向特性与车速、结构参数之间的内在联系,给出了半挂汽车列车转向特性在这些条件下的表现特征,为半挂汽车列车操纵稳定性分析提供了参考和借鉴。     

基于状态观测器的半挂汽车折叠角估算

根据商用车ESC系统各传感器的信息,利用半挂汽车3自由度模型设计了状态观测器来估计半挂汽车的折叠角.根据侧向加速度值对当前利用路面附着系数进行了估算,用来修正线性轮胎模型.利用三轴半挂汽车的21自由度非线性模型对观测器的估计结果进行了验证.结果表明,该观测器在车辆的线性和非线性区域内都能准确地估算出半挂汽车的折叠角.     

基于多传感器信息融合的汽车行驶状态估计

为了保证汽车的主动安全控制,需要准确地估计车辆行驶状态信息。针对目前汽车状态估计中由于技术条件限制和成本过高造成的部分参数无法测量或不易测量的问题,本文中利用低成本传感器,基于信息融合技术进行汽车行驶状态估计。建立了包括横摆、横向和纵向的3自由度非线性汽车动力学模型,同时为降低噪声对系统影响,建立了自适应无迹卡尔曼滤波(AUKF)的信息融合算法,给出车辆状态最小方差意义下的融合结果。利用纵向加速度、侧向加速度和转向盘转角等低成本传感器信号融合得到所需的难以测量的质心侧偏角、横摆角速度和纵向车速。通过Matlab/Simulink-CarSim联合仿真和实车试验对所研究的估计算法进行了试验验证。试验结果表明:该算法能够准确地估计汽车质心侧偏角、横摆角速度和纵向车速,且相比于无迹卡尔曼滤波(UKF),本算法提高了估计精度和实时性。     

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.     

半挂汽车列车高速公路弯道下坡路段运行安全研究（双语出版）

为提升半挂汽车列车在高速公路弯道下坡路段的运行安全，采用TruckSim仿真软件，构建了车辆模型、道路模型和驾驶人动力学仿真模型；基于蒙特卡罗可靠性分析法，分别建立了半挂汽车列车发生侧滑失效、侧翻失效、折叠失效和系统失效的功能函数，并选取设计速度80 km·h^-1的高速公路为研究路段，通过进行大量车辆动力学仿真试验，对不同圆曲线半径、纵坡坡度、路面附着系数、车速和车辆总质量对半挂汽车列车的运行安全的影响进行了数值分析。研究结果表明：半挂汽车列车发生侧滑和侧翻的概率随着圆曲线半径的增加而显著降低，在一般最小半径400 m的情况下，半挂汽车列车发生侧滑失效和侧翻失效的概率趋近于0；随着下坡坡度的增加，半挂汽车列车发生侧滑失效和侧翻失效的概率基本呈线性增长趋势；车速对于半挂汽车列车运行安全的影响尤为显著，当车速均值由60 km·h^-1增加到90 km·h^-1时，发生侧滑失效和侧翻失效的概率分别增加了634倍和336倍；车辆总质量的增加对半挂汽车列车侧翻有显著影响；在路面附着系数较低的条件下，半挂汽车列车的主要事故形态为侧滑和折叠，在路面附着系数较高的情况下，半挂汽车列车的主要事故形态为侧翻。因此，在道路设计中，应避免极限最小半径与陡坡组合，严格限速和限载可确保半挂汽车列车的运行安全性能。     

半挂汽车列车转弯制动稳定性模糊控制

针对半挂汽车列车转弯制动时易发生折叠等危险工况的现象,采用Trucksim和Simulink联合仿真的方法,建立了半挂汽车列车转弯制动的动力学模型,并利用实车道路试验数据验证了模型的准确性.设计了半挂汽车列车转弯制动稳定性的控制器和模糊控制策略,并选择高、中、低三种附着系数路面对模糊控制策略和传统逻辑门限控制策略的效果进行了对比分析.结果表明:半挂汽车列车在三种附着系数路面上转弯制动时,模糊控制比逻辑门限控制在车辆制动稳定性能上有所改善,可有效地缩短制动距离和预防折叠现象的发生.     

基于模型预测控制的半挂汽车主动防侧倾控制方法

提出了一种半挂汽车主动防侧倾控制方法。搭建了一个七自由度动力学模型和一个三自由度参考模型;用无迹Kalman滤波的方法,来估计车辆的横向载荷转移率;确定优化目标,运用模型预测控制(MPC)理论进行最优化求解,得到各车轴的主动防侧倾力矩;在Simulink/Trucksim联合仿真环境中,进行仿真对比与分析。结果表明:在本文的MPC控制器和PID控制器作用下,半挂汽车各状态量皆收敛,且横向载荷转移率保持在0.7以内;相比于PID控制,MPC控制所需的防侧倾力矩更小更均衡,各状态量变化也更加平稳。因此,本MPC控制器在提升半挂汽车侧倾稳定性的同时具有较好的鲁棒性。     

半挂汽车列车高速公路弯道下坡路段运行安全研究

为提升半挂汽车列车在高速公路弯道下坡路段的运行安全,采用TruckSim仿真软件,构建了车辆模型、道路模型和驾驶人动力学仿真模型;基于蒙特卡罗可靠性分析法,分别建立了半挂汽车列车发生侧滑失效、侧翻失效、折叠失效和系统失效的功能函数,并选取设计速度80 km·h~(-1)的高速公路为研究路段,通过进行大量车辆动力学仿真试验,对不同圆曲线半径、纵坡坡度、路面附着系数、车速和车辆总质量对半挂汽车列车的运行安全的影响进行了数值分析。研究结果表明:半挂汽车列车发生侧滑和侧翻的概率随着圆曲线半径的增加而显著降低,在一般最小半径400 m的情况下,半挂汽车列车发生侧滑失效和侧翻失效的概率趋近于0;随着下坡坡度的增加,半挂汽车列车发生侧滑失效和侧翻失效的概率基本呈线性增长趋势;车速对于半挂汽车列车运行安全的影响尤为显著,当车速均值由60 km·h~(-1)增加到90 km·h~(-1)时,发生侧滑失效和侧翻失效的概率分别增加了634倍和336倍;车辆总质量的增加对半挂汽车列车侧翻有显著影响;在路面附着系数较低的条件下,半挂汽车列车的主要事故形态为侧滑和折叠,在路面附着系数较高的情况下,半挂汽车列车的主要事故形态为侧翻。因此,在道路设计中,应避免极限最小半径与陡坡组合,严格限速和限载可确保半挂汽车列车的运行安全性能。     

半挂汽车列车主动气压制动系统建模与控制

为提高半挂汽车列车主动安全性能,建立了一套半挂汽车列车主动气压制动控制系统。设计了一套能与半挂汽车列车传统气压制动系统兼容的主动气压制动执行机构,搭建了相应的硬件系统;建立了系统增、减压模型和电磁阀开关过程模型;利用实验数据,采用粒子群算法对模型参数进行了辨识;在此基础上,建立了基于模型的主动气压制动控制策略,并进行了测试验证。结果表明,提出的半挂汽车列车主动气压制动控制系统能实现精确的主动气压制动控制。     

基于鲁棒积分转向控制法的半挂汽车列车操纵稳定性研究

针对半挂汽车列车动力学模型和实际问题,提出了半挂汽车列车的理想模型和理想模型设计参数确定方法;为了使实际车辆的输出信号和理想模型的信号相一致,运用李亚普诺夫稳定性理论,采用数学解析方法,设计了一个半挂汽车列车鲁棒积分转向控制器,并通过仿真验证了该控制器的有效性和鲁棒性.     

汽车半挂列车稳态转向特性的研究

本文对汽车半挂列车的稳态转向特性进行了研究和分析;提出了评价方法,并得到了试验验证;它对汽车半挂列车操纵稳定性的研究和如何设计好汽车半挂列车的行驶方向稳定性有参考价值。     

半挂汽车列车弯路运动轨迹计算机仿真

本文建立了半挂汽车列车转弯模型,使普通半挂汽车列车和具有挂车转向系统的半挂汽车列车的运动轨迹(包括直线行驶和连续左、右转弯)有了统一的描述;给出了一种工程实用解法;进行了计算机仿真及试验验证。     

基于Matlab的半挂汽车列车侧倾稳定性分析

针对重型半挂汽车列车侧倾稳定性问题,在Matlab/simulink中建立了重型半挂汽车列车的数学模型及动力学仿真模型,并进行了转向盘阶跃转向输入下的牵引车驱动轴横向载荷转移仿真分析.仿真结果表明,牵引车驱动轴为侧倾稳定性危险车轴.通过分析不同车速和车辆结构参数时牵引车驱动轴载荷转移的变化情况,得到重型半挂汽车列车侧倾稳定性与车辆主要结构参数及不同车速间的关系.     

半挂汽车列车牵引联接装置牵引销受力分析

分析了半挂汽车列车在坡道上起点和紧急制动两种工况下，牵引联接装置牵引销的受力情况。