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.     

半挂汽车列车横向稳定性与失稳机理分析

为半挂汽车列车建立了简化的四自由度单轨模型,并在其上分析了两个重要结构参数,即牵引点和挂车质心位置对半挂汽车列车横向稳定性的影响规律.在此基础上,采用主元特征向量分析方法详细探讨了半挂汽车列车"折叠"和"横向摆振"两种常见的横向失稳现象的发生机理,分析和对比了牵引角和牵引角速度输出反馈对半挂汽车列车"折叠"和"横向摆振"失稳的镇定效果.     

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。     

半挂汽车列车操纵特性与横向稳定性的研究

采用牵引车和半挂车的不足转向梯度独立定义的方式对半挂汽车列车的操稳性进行了研究,分析了车辆的结构参数对不足转向梯度的影响.应用动态系统的稳定性理论,探讨了“折叠”和“横向摆振”失稳与其操纵特性间的关系.结果表明,与两轴单体汽车只会发生单调分歧失稳相比,半挂汽车列车还会发生“横向摆振”失稳,具体的失稳形式与牵引车和半挂车的不足转向梯度以及车辆结构参数密切相关.     

汽车列车直线行驶横向稳定性模拟实验台控制系统

提出基于变频调速控制的汽车列车直缄行驶横向稳定性模拟实验台的控制系统，通过串行通讯技术操作变频器，结合由传感器采集到的模型列车的运动参数，由计算机自动生成控制指令，实现对模型列车的牵引控制，实验证明，借助该系统研究汽车列车直线行驶横向稳定性及横向稳定性的控制问题，具有较强的实时控制特性，可以满足汽车列车直线行驶横向稳定性模拟试验对牵引控制的要求。     

半挂汽车列车高速紧急避障稳定性控制研究

分析了半挂汽车列车转向的特点,对其稳定性控制原理进行了研究,包括横摆角速度跟踪控制和防倾覆控制.在此基础上,建立了半挂汽车列车多体动力学模型,采用虚拟样机技术,对横摆角速度跟踪控制和防倾覆控制进行运动学与动力学仿真.结果表明,装用车辆动态控制系统后,提高了半挂汽车列车高速紧急避障时的操纵稳定性,因而,其避障行驶的极限条件大大宽松.     

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.     

半挂汽车列车闭环非线性系统行驶稳定性分析

对半挂汽车列车行驶稳定性的闭环非线性系统进行了研究,建立了半挂汽车列车三自由度非线性模型。以单点预瞄驾驶员模型与半挂汽车列车三自由度非线性模型的耦合系统为研究对象,应用李雅普诺夫一次近似定理,在线性范围内分析了系统参数的特征根轨迹,并在线性范围内分析了驾驶员预瞄时间和轮胎侧偏刚度对临界车速的影响。     

合理选择设计参数提高半挂汽车列车的制动稳定性

通过对半挂汽车列车制动时的动力学分析，推导出半挂汽车列车产生折叠和甩尾的动力学方程式，对影响半挂汽车列车制动稳定性的有关因素进行分析。     

双挂汽车列车操纵稳定性评价指标研究

为了确定双挂汽车操纵稳定性的评价指标并进行横向稳定性分析,在分析国外多挂汽车列车研究现状的基础上,分别总结了结构参数和使用参数以及各种主动控制策略对多挂汽车列车横向稳定性的影响。与中国汽车列车操纵稳定性评价方法相比,针对多挂汽车列车增加了后部放大系数(RWA)和轨迹偏移量(Off-tracking)2种横向稳定性评价指标;构建了横摆运动和侧向运动的双挂汽车列车动力学模型,仿真阶跃响应下各个车辆单元侧向速度、横摆角速度、侧向-横摆相轨迹、侧向加速度以及铰接角的变化,并分别计算以横摆角速度和侧向加速度为基准的RWA值,将计算结果与国外相关研究文献进行了比较。结果表明:当牵引车和一挂车的侧向速度最大值分别为1.15,0.89m·s~(-1)时,对应拖台和二挂车的侧向速度最大值分别为2.81,1.31m·s~(-1),证明其为双挂汽车列车发生失稳的主要影响因素;由横摆角速度、侧向加速度对应的RWA值分别为1.14和1.54可知,以侧向加速度为基准的RWA值更能反映车辆的后部放大状态;由牵引车与一挂车之间的铰接角为5.9°,拖台与二挂车之间的铰接角为9.6°,而一挂车与拖台之间的铰接角恢复到0可知,一挂车与拖台的链接形式比第5轮式的铰接形式更稳定,且恢复到稳定状态时间更短;研究结果可为双挂汽车列车操纵稳定性评价指标的确定及应用提供参考。     

非满载液罐半挂汽车列车侧向耦合动力学模型

为方便液罐半挂汽车列车（Tractor Semi-trailer Tank Vehicle,TSTTV）罐-车整体的优化设计匹配,综合提高整车的侧倾稳定性、侧向动力学稳定性及操纵特性,基于Lagrange方法和椭圆规摆等效机械液体晃动模型建立TSTTV的整车侧向耦合动力学模型,其典型特征是实现罐内液体侧向晃动与车辆横摆运动、侧向运动、悬挂质量的侧倾运动及非线性侧向轮胎力的集成一体化建模,贯通液体晃动动力学与车辆侧向动力学稳定性之间的联系。通过开环正弦停滞转向输入操作响应对所建立的模型进行分析评价,考察车辆横摆角速度、质心侧偏角、侧倾角、侧向载荷转移率及液体晃动角等状态量在2种充液比（F_L=40%,80%）及2种罐体椭圆率（Δ=1.0,1.3）下的响应。研究结果表明：所建立的TSTTV模型可以实现液体侧向晃动作用下的车辆侧向耦合动力学仿真分析,能够反映充液比、罐体截面椭圆率等运输条件和罐体几何参数对整车侧倾稳定性、侧向动力学稳定性及操纵特性的影响;基于该模型可以针对液体介质、充液比及道路环境等运输条件因素的影响,研究以提高整车侧向动力学稳定性为目标的TSTTV灌-车整体的优化设计匹配问题,这对提升液罐车的设计性能、提高行驶的安全性和运输效率具有重要意义。     

基于滑膜控制的半挂汽车自动倒车路径跟踪

文章针对半挂汽车倒车时的跟踪控制问题进行了研究,建立了该系统在卡迪尔坐标系下的车辆非线性运动模型。为了简化求解过程,通过准确线性变换方法对建立的系统进行了线性化,设计了滑膜变结构控制器,基于Ackermann公式进行极点配置选取控制参数,最后对直线倒车路线的跟踪控制进行了仿真分析。仿真结构表明:设计的反馈控制器能改善半挂汽车对行驶路径的跟踪能力,使偏离的挂车快速返回到期望的稳态轨迹上。     

车辆系统垂向与横向耦合的侧倾状态估计

为有效解决复杂行驶工况下车辆耦合侧倾运动状态无法精确获取,进而对车辆系统操纵稳定性与乘坐舒适性兼顾优化无法提供准确输入的难题,本文中设计了基于车辆垂向与横向耦合动力学的双非线性状态观测器算法,以实现复杂行驶工况下车辆耦合侧倾运动状态的实时准确估计。首先,建立了路面激励模型与整车系统垂向与横向耦合动力学模型;接着,利用无迹卡尔曼滤波方法(UKF)与非线性模糊观测(T-S)理论,设计了非线性状态观测算法,以在不同路面激励工况下对车辆系统簧载质量与侧倾状态进行联合估计;最后,运用CarSim■动力学软件,对比分析了在标准A级与C级路面上进行J-turn试验工况下,采用联合状态观测器(UKF&T-S)实时估计车辆侧倾角与侧倾率的观测精度。结果表明,本文所设计的UKF&T-S观测器可有效估计车辆侧倾状态,且与CarSim■仿真数据相比识别状态标准偏差不超过10%。     

客车侧倾与横摆动力学稳定集成控制系统（续1）

客车在急转弯时,侧倾运动对其横向载荷转移率和轮胎垂向受力的改变,不仅会引起侧翻事故,还会对横摆运动产生重要影响。文章综合分析客车侧倾、横摆动力学及其耦合关系,建立耦合动力学模型。采用差动制动和主动式防倾杆等主动控制方法,并基于滑模控制理论设计集成控制系统。仿真结果表明,该系统可提高客车侧倾与横摆动力学稳定性,实现客车防侧翻和防侧滑的综合功能。     

基于NMPC的智能汽车纵横向综合轨迹跟踪控制

本文中针对大曲率转弯工况下,智能汽车纵横向动力学特性的耦合和动力学约束导致轨迹跟踪精度和稳定性下降的问题,提出一种基于非线性模型预测控制(NMPC)的纵横向综合轨迹跟踪控制方法,通过NMPC和障碍函数法(BM)的有效结合,提高了跟踪精度,改善了行驶稳定性.首先建立四轮驱动-前轮转向智能汽车动力学模型和轨迹跟踪模型,采用...     

Lateral stability control of dynamic steering for dual motor drive high speed tracked vehicle

In this paper, the torque and power required by dual motors for electric tracked vehicle during dynamic steering maneuvers with different steering radiuses are analyzed. A steering coupling drive system composed of a new type of center steering motor, two Electromagnetic (EM) clutches, two planetary gear couplers, and two propulsion motors is proposed for the dual motors drive high speed electric tracked vehicle (2MHETV), which aims to improve its lateral stability. An average torque direct distribution control strategy based on steering coupling and an optimization-distribution-based close-loop control strategy are designed separately to control the driving torque or regenerative braking torque of two propulsion motors for vehicle stability enhancement. Then models of the 2MHETV and the proposed control strategy are established in Recudyn and Matlab/Simulink respectively to evaluate the lateral stability of dynamic steering for the 2MHETV with different steering radiuses on hard pavement.The simulation results show that the lateral stability of the 2MHETV can be significantly improved by the proposed optimization-distribution-based close-loop control strategy based on steering coupling system.     

Dynamic modelling and experimental validation of three wheeled tilting vehicles

The present paper describes the study of the stability in the straight running of a three-wheeled tilting vehicle for urban and sub-urban mobility. The analysis was carried out by developing a multibody model in the Matlab/SimulinkSimMechanics environment. An Adams-Motorcycle model and an equivalent analytical model were developed for the cross-validation and for highlighting the similarities with the lateral dynamics of motorcycles. Field tests were carried out to validate the model and identify some critical parameters, such as the damping on the steering system. The stability analysis demonstrates that the lateral dynamic motions are characterised by vibration modes that are similar to that of a motorcycle. Additionally, it shows that the wobble mode is significantly affected by the castor trail, whereas it is only slightly affected by the dynamics of the front suspension. For the present case study, the frame compliance also has no influence on the weave and wobble.     

Effect of vertical and lateral coupling between tyre and road on vehicle rollover

The vehicle stability involves many aspects, such as the anti-rollover stability in extreme steering operations and the vehicle lateral stability in normal steering operations. The relationships between vehicle stabilities in extreme and normal circumstances obtain less attention according to the present research works. In this paper, the coupling interactions between vehicle anti-rollover and lateral stability, as well as the effect of road excitation, are taken into account on the vehicle rollover analysis. The results in this paper indicate that some parameters influence the different vehicle stabilities diversely or even contradictorily. And it has been found that there are contradictions between the vehicle rollover mitigation performance and the lateral stability. The direct cause for the contradiction is the lateral coupling between tyres and road. Tyres with high adhesion capacity imply that the vehicle possesses a high performance ability to keep driving direction, whereas the rollover risk of this vehicle increases due to the greater lateral force that tyres can provide. Furthermore, these contradictions are intensified indirectly by the vertical coupling between tyres and road. The excitation from road not only deteriorates the tyres’ adhesive condition, but also has a considerable effect on the rollover in some cases.     

刚柔耦合多体车辆操纵稳定性研究

利用多体动力学方法建立了基于ADAMS软件平台的整车刚柔耦合多体系统操纵动力学仿真分析模型。并分别对多刚体模型和刚柔耦合多体模型进行了“转向盘脉冲输入”、“ISO移线”仿真，分析了构件的柔性对汽车操纵稳定性的评价指标值的影响。     

半挂汽车列车制动系统设计与试验研究

根据半挂汽车列车制动特点,在研究制动控制阀、继动阀等部件的基础上,设计了某半挂汽车列车气动制动系统。针对半挂汽车列车制动性能的特殊性,设计了相应的试验方案并依据国家标准进行了多项制动效能道路试验。试验结果表明,所设计的制动系统性能良好、安全性高,可满足道路行驶的要求。