基于非线性观测器的路面附着系数估计方法

提出了一种基于非线性观测器的路面附着系数估计方法。针对转向工况下路面附着系数的实时估计问题,建立了车辆的非线性动力学模型,构造了全维观测器,以估算轮胎回正力矩。根据车辆的侧向动力学特性,将车载传感器测量值与车辆模型输出值之间的偏差作为非线性观测器的Luenberger类型反馈项,实现了对车载传感器的充分利用。通过李雅普诺夫(Lyapunov)稳定性分析,确定了非线性观测器反馈环节的增益,并在Matlab/Simulink仿真环境下对该方法进行了验证。仿真结果表明,该估计方法在不同路况下具有较高的准确性。     

道路表面特性突变对车辆安全性的影响仿真分析

为了探究车辆在经过路面附着系数变化路段时的行驶安全性,基于ADAMS/CAR建立人-车-路仿真系统,仿真模拟车辆在经过路段积水区域与隧道出入口附着系数较低路段的行驶状况,依据车辆动力响应指标,分析车辆在经过附着系数变化路段时的车辆安全性,提出相应的安全驾驶对策。仿真结果显示:在大半径曲线路段,轮胎单侧或交替经过积水区域比经过全段积水区域时可能更安全些,驾驶员应及时向积水相反方向转动方向盘有利于驾驶安全;车辆在减速驶入隧道和加速驶出隧道时,车辆加速度与路面附着系数对车辆安全行驶状态影响较大。因此建议驾驶员在隧道出入口制动与加速不要过快,进入隧道时应该提前减速,出隧道时不要急于加速或者匀速驶出隧道。     

驾驶员干预下的爆胎车辆瞬态特性仿真分析

通过在原有对低气压轮胎试验的基础上,对Dugoff理论轮胎模型进行相应的改进,在Matlab/Simulink软件中建立爆胎轮胎模型.使用车辆动力学软件CarSim进行整车动力学建模,通过CarSim与Simulink对爆胎整车进行动力学联合仿真.仿真结果表明,车辆后轮发生爆胎较前轮爆胎偏航程度更严重.考虑了驾驶员干预...     

重载车辆不同行驶条件下沥青路面结构动态响应分析

重载车辆在不同行驶条件下对路面的破坏程度有所不同,为定量分析何种行驶条件对路面影响最大,从实际路面结构出发,采用有限元仿真模拟对比分析重载车辆在匀速、制动和加速3种行驶状态下对路面不同结构层的动态响应影响规律,以制动为车辆行驶条件,进一步分析不同水平力系数Φ(0.3、0.5、0.7、0.9)对路面结构动态行为的影响。结果表明,3种行驶状态下路面结构层的横向应力和竖向应力差距均在10%左右;而路面结构层在减速和加速行驶状态下的纵向应力和纵向剪应力较匀速增涨幅度可达100%～150%;在分析的Φ范围内,横向应力和竖向应力极值在相邻水平力系数下变化幅度为1%～5%,而纵向应力和纵向剪应力极值随水平力系数的增加而变大,最大差值分别为0.596、0.618 MPa。     

制动工况下未知路面附着特性识别方法

路面附着特性是影响车辆制动性能的重要因素之一,而实际中车辆行驶的路面往往是未知的或非典型的.为了改善车辆在未知路面行驶时的防抱死制动控制性能,提出了 一种瞬时车况路面附着特性识别方法.基于行车瞬时采样数据,结合典型路面的附着特性曲线,对未知路面附着特性的几个数据节点进行了估算.最终利用4组附着特性数据节点对未知路面附着...     

胶轮地铁柔性系数计算及其适用性分析

胶轮地铁车辆拥有三系悬挂系统和胶轮、钢轮两套走行系统，钢轮作为安全轮仅在爆胎和过岔工况起作用，正常行驶时，钢轮与钢轨未接触，故以往推导的轨道车辆柔性系数计算公式不适用于胶轮地铁车辆。针对胶轮地铁与铁道车辆走行系统的差异，本文根据UIC 505-5规程中柔性系数的定义，推导出胶轮地铁车辆的柔性系数计算公式，并利用多体动力学软件ADAMS建立胶轮地铁车辆的“车辆-轮胎-轨道梁”耦合动力学仿真模型进行仿真验证公式的正确性，计算结果与仿真结果较接近。胶轮地铁车辆在AW5工况停在超高率为11.15%的倾斜轨道上时，柔性系数的值最大且超过UIC 505-5规程中柔性系数限定值0.4，但通过轮胎受力和轮重减载率判断胶轮地铁车辆此时处于安全状态，未发生倾覆。研究结果表明：推导的柔性系数计算公式与仿真结果具有良好的一致性，但是由于胶轮地铁车辆与常规轨道结构上的明显差异，在AW5工况时沿用UIC 505-5规程中对柔性系数的限定值以及采用柔性系数评价胶轮地铁车辆的抗倾覆能力并不适用。     

基于CarSim仿真的超高过渡起点位置对比研究

根据公路设计中3种超高过渡起点设置方式,分别从超高过渡段的排水和车辆行驶舒适性方面对3种方式进行对比分析。建立3种方式的横向力系数模型和横向加速度变化率模型,通过Mathmatica绘出相应的函数图象,利用CarSim建立仿真模型进行验证,根据车辆行驶过程中横向力和横向加速度变化率的变化情况,分析3种超高过渡方式对于车辆行驶舒适性的影响。     

基于轨道约束H∞滤波的 北斗辅助列车定位算法研究

针对列车定位的高安全性和稳定性要求,结合列车行驶的特殊性,提出采用铁路轨道信息对北斗定位数据进行约束的H_∞滤波算法。以模糊自适应"当前"统计模型为基础建立列车运动模型,通过将轨道近似为直线段,建立轨道约束模型。将轨道约束与H_∞滤波器结合实现轨道约束H_∞滤波算法。通过仿真对比分析H_∞滤波与卡尔曼滤波、约束与无约束估计的误差。仿真结果表明:轨道约束在提高算法定位精度方面效果明显,H_∞滤波在列车位置估计上具有鲁棒性优势。验证了轨道约束H_∞滤波算法的有效性,对北斗辅助列车定位的工程应用具有理论指导意义。     

基于扩展卡尔曼滤波的轨道垂向不平顺估计

轨道不平顺是影响列车平稳性和舒适度的关键因素,因此及时掌握线路状态对保证列车的运行安全具有重要意义。针对采用单个惯性量较难达到对不同波段不平顺的检测,通过观测多个惯性量,运用扩展卡尔曼滤波解决非线性离散系统的最优估计原理,根据车辆轨道耦合状态空间方程计算递推雅克比矩阵,并结合线性观测方程得到最优状态估计,实现轨道不平顺估计。在Matlab平台下,进行了实测轨道不平顺激励作用下的仿真,将仿真得到的观测值采用本文提出的方法进行轨道垂向不平顺估计,结果表明该算法具有很好的精确性。     

驾驶员在环的爆胎车辆主动安全控制研究

为更加真实地反映爆胎车辆的运动状态,考虑爆胎工况下驾驶员行为对汽车的影响,在主动制动控制策略下,对爆胎汽车进行驾驶补偿控制。根据轮胎力学参数的变化,在轮胎模型基础上构建爆胎模型,结合车辆动力学方程建立爆胎车辆动力学模型,以主动差动制动的方式对爆胎汽车进行稳定性控制,通过驾驶员模型来模拟爆胎工况下司机对方向盘转角控制,分析动力学响应并设计驾驶转角补偿器来修正驾驶员操作引起的汽车失稳状态。结果表明,爆胎会使车辆的运行状态发生改变,驾驶员的行为会导致车辆严重失稳与偏航,差动制动和转角补偿控制可以平衡爆胎过程中产生的不稳定因素并修正驾驶员操作带来的影响,使车辆保持稳定并沿预期轨迹减速行驶。     

中低速磁悬浮双线简支轨道梁的冲击效应研究

为科学计算中低速磁悬浮轨道梁在移动车辆荷载作用下的动力系数,以某中低速磁浮25 m双线简支梁为研究对象,基于电磁铁理论和位移-速度-加速度反馈的PID主动悬浮控制原理,采用多体动力学软件UM和Ansys联合仿真,建立了中低速磁浮列车-F轨-钢轨枕-轨道梁系统动力相互作用模型,结合现场动载试验实测,对该模型进行对比验证,...     

基于CO_2排放的车辆路径优化模型及其算法研究

物流不仅是能源消耗大户,同时也是CO2排放的重要来源。在分析配送车辆燃油消耗和CO2排放因素的多种车辆类型车辆路径问题特点的基础上,构建其相应的优化模型,并给出基于遗传算法的启发式求解算法。最后,针对该模型和求解算法进行数值算例仿真,研究结果显示:路径最短的路线不一定是能耗最小的路线;与传统基于路径最短的车辆路径对比,基于CO2排放的车辆路径总行驶里程较长,但其综合成本较低;遗传算法是解决绿色车辆路径问题的一个有效的求解算法。     

CMS-04型中低速磁悬浮转向架在缓和曲线上的运行状态分析

基于Pro/E和ADAMS软件建立了CMS-04型磁悬浮车辆的虚拟样机单转向架模型,通过静态悬浮和侧向静态导向力仿真测试对悬浮系统适应性进行验证,并对转向架在缓和曲线上的运行状态进行仿真,得到车辆主要构件的位置变化趋势,并与采用此种转向架的唐山试验线车辆实测数据进行对比。结果表明,所建立的单转向架虚拟样机模型合理,可作为该型列车整车运动学与动力学的建模和仿真基础。     

适应高速铁路场景的新型基扩展信道估计模型

时变信道估计是高速铁路无线通信系统的关键技术,通常利用基扩展模型来逼近时变信道并简化估计参数。经实践表明,现有基扩展模型并不能够满足高速铁路场景中信道估计精度的要求。因此,本文研究了高速铁路场景下快时变信道的信道估计方法,提出一种新型基扩展模型。与现有基扩展模型对比,新型基扩展模型通过挖掘历史测量数据,有效地利用了高速铁路在不同时刻经过同一地点的信道之间具有相关性的特点。基于Jakes模型和高架桥场景中的实测数据,对新型基扩展模型的信道估计性能进行仿真,验证了新型基扩展模型对时变信道的估计更为准确,能够较好应用到高速铁路场景中。     

三维轮胎与路面相互作用研究

基于轮胎和路面的接触研究现状,大多研究者都将轮胎与路面接触形式简化为点接触或者线接触形式。在重构三维路面谱的基础上,构建了三维轮胎和路面接触模型,为确定轮胎的接地面积,利用自主研发的压力作动器系统,在多次试验的基础上,得到标准载荷,标准胎压下的轮胎接地面积。然后,把轮胎与路面的面接触模型看作有限多个点接触的模型,每个点的刚度相同,分别采用重构三维路面谱的多点接触和任一剖面二维曲线对路面随机激励下的车路耦合系统进行了计算。最后,将点接触模型和三维面接触模型在随机路面和减速带路面工况下的垂向动力学响应进行仿真对比分析,发现所建立模型的车体响应要比点接触模型的响应小。     

柔性轮胎及摩擦力对永磁悬浮车辆动力性能的影响

针对永磁悬浮车辆,考虑永磁悬浮力、横向力、柔性轮胎及摩擦力特性对整车的影响,通过A级路面不平顺谱建立了车辆-轮胎-轨道耦合动力学模型,利用仿真软件分析了几种不同特性的轮胎对车辆振动的影响。结果表明:永磁悬浮车辆整车的振动是一个复杂的运动,柔性轮胎及摩擦力能有效减小振动,轮胎的弹性模量对垂直浮沉振动影响小,对横向偏移振动有一定的影响。     

铁道车辆横向半主动悬挂系统仿真

运用ADAMS软件建立车辆动力学模型,进行动力学仿真运算。将由此得到的仿真结果传给MAT LAB软件,由MATLAB软件编写开关控制算法,计算出横向最优阻尼并将其值传给车辆模型。通过改变车辆模型中的横向阻尼值再次进行仿真运算,将运算结果再次传给MATLAB软件。如此相互调用,循环计算,从而找出最佳匹配阻尼值。在DSP硬件平台上编写横向半主动控制算法,使逐步寻优和开关控制相结合,以实现最优阻尼的开关控制。经使用标准信号和实车随机信号对算法进行仿真验证表明,这种控制算法简单可靠,能够实现对车辆横向的半主动控制策略。     

考虑收入均衡的家居配送物流优化研究

针对家居配送物流问题,提出考虑司机收入均衡的配送安装一体化服务策略,以车辆路径成本与司机收入均衡作为优化目标,构建了考虑收入均衡多技能带时间窗车辆路径问题模型,并设计了模拟退火算法对问题模型进行求解。算法求解时优先考虑司机安装技能与客户需求的匹配度,再综合考虑重量约束、时间窗约束和司机收入均衡度的情况下生成车辆路径,实现在满足客户需求的车辆路径成本最低的同时,保证司机的收入相对均衡。对Solomon标准算例进行改造,将本文提出的算法与改进的遗传算法和伊藤-蚂蚁算法进行车辆数目和路径长度的对比,结果表明,本算法在大规模算例中求解时间更有优势,实现了司机收入相对均衡,并且车辆数目和路径长度结果较优;并且基于实际案例验证了本文提出的模型和算法既能显著降低物流企业的车辆行驶路径长度与行驶,大幅度节约物流成本,还能保证司机收入相对均衡。与传统的家居物流配送相比,本文所提出的模型和算法能够缩短配送安装时间,提升客户体验度,并且收入均衡能够大幅度提升司机的积极性,降低人员流失带来的损失成本,进而提高企业的整体效益。本文研究可为第三方家装物流平台从司机收入均衡这一公平关切的角度对家居配送物流优化提供理...     

橡胶轮胎跨座式单轨车辆力学性能分析

建立了跨座式单轨车辆理论模型和动力学模型,分析了单轨车辆的运动状态特别是轮胎的受力情况。仿真结果表明,导向轮和稳定轮需要结合轮胎性能设置合理的预压力,以保证车辆的抗倾覆稳定性和运行安全性,并避免过大地增加车辆的运行阻力;通过对3种导向轮与稳定轮的布置方案进行对比分析可知,合理地设计导向轮与稳定轮的布置方案,可以改变构架的转动中心,优化车辆的侧滚刚度和摇头刚度,从而改善车辆的运动状态和动力学性能,减小走行轮的侧滚角和侧偏角以及导向轮与稳定轮的侧滚角,改善轮胎的受力状态,从而减少轮胎的磨耗。     

分布式驱动电动汽车多电机系统改进型环形耦合控制

采用轮毂电机驱动的电动汽车,多电机协同控制是车辆安全行驶的重要因素。基于目前多电机控制系统跟踪误差和同步误差较高的问题,为提高控制精度及四轮独立驱动电动汽车的行驶稳定性,结合傅里叶级数循环学习法提出了一种改进型的环形耦合控制方法。该方法通过循环学习有效地提高了控制方法的控制精度,明显降低了多电机运行时的跟踪误差和同步误差。通过Matlab/Simulink搭建了四轮毂电机同步控制模型,验证了所提控制方法的可行性。基于CARSIM与Matlab/Simulink联合仿真平台模拟实车运行,进一步验证了所提多电机协同控制方法能够有效降低四轮电机运行的同步误差和跟踪误差,有助于提高车辆的运行稳定性。