一种新型开关式主动横向稳定杆装置的控制研究

针对装有被动横向稳定杆的车辆在高速大转角转向时容易发生侧翻及在直线行驶时乘坐舒适性变差的问题,设计了一种开关式主动横向稳定杆装置。基于整车6自由度模型设计了线性二次型最优控制器对车辆转向时的侧倾进行控制;直线行驶时,主动横向稳定杆处于"OFF"状态,降低悬架刚度,提高车辆舒适性。采用时域与频域仿真验证了该装置的有效性,并通过台架试验对基于粒子群优化的线性二次型最优侧倾控制策略进行了验证。     

基于主动横向稳定杆与差动制动联合控制的车辆防侧翻研究

针对高速行驶的车辆处于大转角、避障等紧急工况下容易出现侧翻的问题,本文中提出了采用差动制动与主动横向稳定杆联合对车辆进行侧翻控制策略。为提高对车辆侧翻的控制效果,一方面通过全轮差动制动来提高车辆的横摆稳定性,防止车辆由于失稳产生绊倒性侧翻,并减小车辆的侧倾;另一方面,考虑到处于紧急工况下车辆的非线性与时变性,采用主动横向稳定杆并设计了2阶滑模超螺旋控制器来动态跟踪车辆的理想侧倾角,实现驾驶员对车辆侧倾姿态的准确判断,防止驾驶员产生误操作,进一步提高了车辆的防侧翻能力。最后,通过硬件在环试验对提出的主动横向稳定杆与差动制动联合控制策略的有效性进行了验证。     

基于MPC的独立驱动电动汽车稳定性集成控制

针对独立驱动电动汽车在高附着系数路面高速急转时易发生侧翻事故,在低附着系数路面急转易发生侧滑失稳事故,且单一控制器在不同附着系数路面适应性较差等问题,根据独立驱动电动汽车特点设计了基于分层式结构的稳定性集成控制器。建立了整车动力学模型,并进行了车辆状态参数估计;设计了稳定性集成控制器的控制策略,对车辆的侧倾、横向稳定性状态判定条件和协调策略的制定进行了研究,分别设计了侧倾稳定性控制器和横向稳定性控制器;设置了路面附着系数0.9到0.2的对接路面仿真工况,并在此工况下对所设计的控制器的控制性能进行了仿真测试。结果表明,所设计的稳定性集成控制器相比于单一控制器具有更好的适应性,可有效降低车辆高速行驶过程中的横向载荷转移系数、质心侧偏角等状态量,提高车辆行驶的稳定性和安全性。     

汽车主动悬架与ESP系统协同控制仿真

以八自由度整车模型为研究对象,建立单独的汽车主动悬架模型和电子稳定程序（ESP）系统模型,主动悬架系统采用最优控制,ESP系统采用模糊控制,设计协同控制器,对汽车主动悬架系统和 ESP系统进行安全稳定性协调控制;在阶跃工况下,对协调控制系统模型和单个子系统模型利用 MATLAB/Simulink软件进行仿真,结果表明,协同控制的效果优于单独控制,车辆行驶稳定性和主动安全性得到较好控制,提高了车辆乘坐舒适性。     

考虑未知输入的主动悬架路面高程与等级识别研究

通过主动悬架的精确控制提高车辆乘坐舒适性与行驶安全性的基本前提是进行路面高程与等级识别.本文中设计了考虑未知输入的卡尔曼观测器,以获取路面高程信息;根据路面高程建立AR模型,得到路面功率谱密度,并求取兴趣频段内路面功率谱密度均方根值,实现了路面的等级分类.仿真分析了不同工况下路面高程估计方法和路面等级分类方法的准确性,...     

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%。     

基于微分几何的汽车主动悬架模糊PID控制研究

文章以汽车主动悬架为研究对象,结合二自由度非线性汽车主动悬架动力学模型,利用微分几何理论将非线性模型精确线性化后,首先设计PID控制器,为抑制干扰因素影响而引起系统参数或结构改变,提高悬架系统应对复杂工况下的自适应能力,然后设计了利用模糊控制原理对PID参数进行在线整定的自适应模糊PID控制器。仿真结果表明:相比于参数固定的被动悬架系统,采用该控制方法的主动悬架能够轻松应对各种工况,不仅在保证改善汽车乘坐的舒适性的情况下,同时进一步改善了车辆的行驶平顺性和行驶安全性,为汽车主动悬架系统控制策略设计提供实用性参考。     

基于T-S模糊方法的车辆主动悬架多目标控制研究

为了研究因曲线运动引起的车辆侧翻及防测翻控制方法,提升车辆在不平整道路上的平顺性及紧急避障转向操纵下侧倾稳定性,采用Takagi-Sugeno(T-S)模糊建模方法,设计了主动悬架自适应多目标鲁棒控制策略。分析了基于车辆运动状态的模糊隶属度函数选择方法,当车辆直线行驶或动挠度较小时,保证车辆的行驶平顺性,当车辆发生极限转向或动挠度较大时,限制悬架相对运动量,增强对车身的垂向支撑。以优化加速度H_∞性能及悬架动挠度为控制目标,通过使用并行分布补偿方法将结果优化问题转换为线性矩阵不等式求解问题,确定反馈控制增益。采用自适应鲁棒控制(Aaptive Robust Control-ARC)保证系统在非线性、不确定性下,控制力跟踪的鲁棒性。通过SIMULINK~?及CARSIM~?联合仿真对主动悬架平顺性及侧倾稳定性控制效果进行验证,结果表明:该控制方法可以有效提升在良好路面正常行驶工况下车辆的平顺性,和被动悬架相比,小激励工况下,其加速度峰值降低了70%以上,在大激励下动挠度峰值相比被动悬架降低了15%以上。在随机路面输入下,车辆质心加速度均方根值相较被动悬架降低了4%以上,后轴悬架动挠度峰值降低近20%。当车辆发生侧翻危险工况时,基于T-S Fuzzy的主动悬架可以有效地增加车辆悬架支持力,减小车辆侧倾角,避免车辆发生侧翻。     

基于底盘集成控制的轻型汽车防侧翻控制

提出了一种基于底盘集成控制的轻型汽车主动防侧翻控制系统。选取横向载荷转移率作为侧翻预警因子,并通过一3自由度侧翻参考模型进行实时计算。在此基础上,应用模型预测控制算法对主动转向和主动差动制动系统进行集成控制,提出了主动防侧翻控制算法。利用Matlab/Simulink与Carsim对车辆进行了典型工况的联合仿真。结果表明,所提出的主动防侧翻控制系统能准确预测车辆侧翻危险,避免侧翻事故发生,有效提高车辆综合行驶性能。     

基于SIMULINK的车辆主动悬架LQG控制仿真研究

通过建立1／4车辆模型,应用最优控制理论进行了车辆主动悬架的LQG(Linear Quadratic Gaussian)控制器的设计,并在Matlab／Simulink环境中建立系统模型并进行仿真,将仿真结果与被动悬架仿真结果进行对比分析。仿真结果表明,具有LQG控制器的主动悬架对车辆行驶平顺性和乘坐舒适性的改善有良好的效果。     

基于Simulink的车辆主动悬架LQG控制器的设计

建立了二自由度1/4车体的数学模型,并利用线性最优化控制理论进行了汽车主动悬架的LQG控制器设计,并在Matlab/Simulink环境下进行仿真,结果表明具有LQG控制器的主动悬架对车辆行驶平稳性和乘坐舒适性有了很大的改善。     

基于非线性模型预测控制的智能车路径跟踪算法

为解决高速工况下低附着系数复杂路面上转向和行驶稳定性等难以控制的问题,建立了6自由度整车动力学模型,在传统模型预测控制理论基础上,设计了前轮主动转向控制器,并通过CarSim和MATLAB/Simulink进行联合仿真,在兼顾路径跟踪精度和行驶稳定性的前提下,对控制器参数进行优化,使车辆在中低速下路径跟踪达到最佳状态,在较高车速下加入侧偏角软约束,以保证跟踪精度和行驶稳定性。试验结果表明,提出的控制方法能保证车辆在冰雪路面高速行驶时具备一定的转向精度和行驶稳定性。     

含非线性轮胎模型的汽车四轮转向与主动悬架集成控制

在建立汽车四轮转向与主动悬架统一动力学模型的基础上,分别对2个子系统进行控制器的设计研究.在四轮转向控制器的设计方面,提出了修正后的理想参考模型,采取前馈加反馈的跟踪控制策略,在主动悬架的控制器设计中则采用最优控制方法.结合非线性轮胎模型,在MAT-LAB/Simulink环境下对被动系统、四轮转向系统、主动悬架系统以及四轮转向与主动悬架集成控制系统进行了仿真分析.结果表明:集成控制系统除了能改善车辆在转弯过程中的质心侧偏角响应、横摆角速度响应以及在不平路面上的行驶平顺性外,还能有效抑制由不平路面等外界干扰对车辆转向性能带来的影响.     

半主动空气悬架模糊控制的仿真研究

对采用模糊控制的汽车半主动空气悬架系统进行了仿真研究。建立了1／4车辆二自由度动力学模型并以其为仿真对象,设计了模糊控制器,以B级路面作为随机输入,进行了计算机仿真分析。仿真结果表明,在采用模糊控制方法后．车辆悬架可以很好地降低簧载质量的垂直加速度,从而使车辆行驶的平顺性和乘坐舒适性得到了提高。     

换道操作对智能车辆乘客舒适性的影响研究

乘坐舒适性是决定乘客对智能车辆接受度的重要因素之一。为了提升智能车辆的舒适性,服务智能驾驶控制算法的设计和优化,开展了基于乘客主观感知的实车乘坐舒适性试验,试验中驾驶人驾驶传统车辆执行多次换道操作,获取了60名被试乘客对换道操作的舒适性评价数据,并采集了车辆的运动数据。选取换道时横向最大加速度、回正时横向最大加速度、横向最大加加速度、横向加速度转换幅值以及横向加速度转换频率这5个车辆运动参数作为研究对象。采用二元Logistic回归单因素分析法分析了这5个车辆运动参数对乘坐舒适性的影响,采用接收者操作特征(ROC)曲线分析法为不同晕车易感性的乘客分别确立了这5个车辆运动参数的舒适性阈值,并根据岭回归分析法确定了不同参数对乘坐舒适性的影响权重。结果表明：所选取的5个车辆运动参数对乘坐舒适性具有显著影响,易晕乘客的舒适性阈值小于不易晕乘客的舒适性阈值,在换道过程中,换道时横向最大加速度、回正时横向最大加速度和横向加速度转换幅值是影响乘坐舒适性的主要因素。最后根据车辆运动参数和乘客生理特征参数建立了基于动态时间归整(DTW)和K最近邻(KNN)算法的乘坐舒适性预测模型,该模型对乘坐舒适性的预测准确率为84%,可用于智能车辆控制算法的舒适性判断。     

基于ADAMS/Car的车辆侧翻风险因素研究

为了研究车辆侧翻风险因素对车辆侧翻的影响程度,运用ADAMS/Car软件建立了某轿车的多体动力学模型,基于仿真分析的方法进行了鱼钩转向侧翻试验设计,并选取横向载荷转移率作为度量车辆侧翻风险的指标.通过正交试验的方法,研究了路面摩擦系数、车辆行驶速度、方向盘角速度以及质心高度对车辆侧翻的影响程度.结果表明,在给定的水平下影响车辆侧翻的因素按其影响的强弱程度依次为:车辆行驶速度、路面摩擦系数、质心高度、方向盘角速度,其中车辆行驶速度对车辆的侧翻具有显著性影响.     

客车防侧翻控制的仿真研究

本文采用牛顿欧拉方法,建立客车在纵向、横向、侧倾与横摆等方向的底盘四自由度（4-DOF）复杂模型。针对客车防侧翻控制要求,建立适合控制设计的简化模型。然后,采用横向载荷转移率来判断客车侧翻临界状态,并将其作为客车侧倾动力学稳定性的控制目的。运用滑模控制方法,设计控制器。最后,以模拟客车极限行驶工况的Fishhook和J-turn为系统的扰动,仿真研究控制器的功能与性能。     

基于MATLAB/Simulink的工程车辆座椅悬架仿真分析

座椅悬架对驾驶员乘坐舒适性具有重要影响。文章采用了滤波白噪声作为路面激励,综合路面仿真结果和车辆实际使用工况确定了仿真路面输入模型,对商用车进行了适当简化,通过Matlab/Simulink仿真,验证了安有座椅的"车辆—座椅—人体"三自由度模型与未安装座椅的"车辆—人体"模型相比具有较好的乘坐舒适性。     

汽车可控悬架发展综述

悬架是车辆的一个重要组成部分，对于车辆的乘坐舒适性、操纵稳定性等性能有很大影响。因此，根据汽车行驶的路面、工况和载荷等情况来控制自身工作状态，使汽车的整体行驶性能达到最佳的可控悬架系统得到了关注和发展，文中对不同悬架系统的原理和发展进行了介绍。     

考虑邻板高程差的装配式水泥路面行驶舒适性研究

为了研究装配式路面板的预制与安装误差所导致的板块间高程差对行驶舒适性的影响,从而为装配式水泥路面板的尺寸设计和施工控制提供参考。采用了模型仿真的方法,以座椅加权加速度均方根值作为评价指标,在四自由度1/2车模型的基础上,增加座椅质心竖向位移作为一个自由度,建立五自由度1/2车模型。采用Newmark-β法对该模型进行求解,计算车辆驶过不同邻板高程差时振动方程的解,获取座椅处的加权加速度均方根值。分析了车型、行驶速度、邻板高程差大小、板长等因素对加权加速度均方根的影响,进而通过加权加速度均方根对装配式水泥路面的行驶舒适性进行评价。结果表明:邻板高程差引起的装配式水泥路面不平整对行驶舒适性影响显著,且影响程度与车型、行驶速度、邻板高程差大小、板长等因素有关;车辆在驶过单个接缝时,其座椅竖向加速度最大值会随着车速和邻板高程差的增加而增加;车辆在驶过多个接缝时,其加权加速度均方根值会随着邻板高程差的增加而增加,随着板长的增加而减少;接缝影响距离随车速呈现整体上升趋势,但其大小会根据车型和车速产生规律性的变化;使用加权加速度均方根值对行驶舒适性进行评价,可为装配式水泥路面的设计与施工提供参考;在板块设计和施工中,可以通过控制最小板长,提高施工水平,降低邻板高程差,来保证路面的行驶舒适性满足设计的要求。