半挂汽车列车单点预瞄驾驶员模型参数研究

以半挂汽车列车与单体车为研究对象,应用最优控制建立方向控制驾驶员模型,建立目标函数研究驾驶员模型参数预瞄时间的特点与操稳表现。结果表明:驾驶员模型操纵半挂汽车列车行驶时可找到最佳车速和最佳预瞄时间来提高跟踪能力与侧向稳定性,最佳预瞄时间低车速时与单体车差异小、高车速时较单体车更长。     

半挂汽车列车轴间制动力分配的优化设计

提出了评价汽车列车制动性能的新的指标－平均制动效率，并用该指标作为优化目标，用来分析和设计半挂汽车列车轴间制动力的合理分配。     

半挂汽车列车弯道行驶制动稳定性

为了研究弯道行驶中制动工况对半挂汽车列车稳定性的影响, 运用动力学理论与虚拟样机仿真软件ADAMS, 建立了具有21自由度的半挂汽车列车整车模型, 分析了在弯道行驶极限工况下, 半挂汽车列车折叠角、侧向加速度、横摆角速度、车速、轮速、轮胎侧偏角随时间的变化关系。通过整车系统的稳态转向试验与阶跃试验, 验证了模型具有较好的仿真精度。仿真结果表明: 转向后3 s实施制动, 在3 s的时间内, 牵引车侧向加速度变为0, 横摆角速度达到极值33 rad·s^-1后迅速减小, 而半挂车侧向加速度达到极值4 m·s^-2, 横摆角速度逐渐减小为0;在制动过程中, 牵引车后轴先抱死拖滑, 由此引起半挂汽车列车发生折叠现象, 从而导致弯道行驶制动稳定性降低。     

预瞄跟随理论和驾驶员模型在汽车智能驾驶研究中的应用

根据预瞄跟随理论及驾驶员的开车行为特性, 指出汽车智能驾驶与驾驶员操纵行为的内在一致性——汽车智能驾驶系统的控制特性与熟练驾驶员的驾驶行为特性基本一致。结合驾驶员操纵行为模式将汽车智能驾驶系统划分为信息感知、轨迹决策和操纵控制三个部分, 并一一加以具体分析, 利用系统模糊决策理论对几种汽车行驶的典型工况进行了智能车辆方向控制仿真计算。理论分析和仿真结果表明预瞄跟随理论为智能车辆的研究提供了一个可行的研究途径, 按照该理论建立的驾驶员方向控制模型可以直接应用于智能车辆控制算法的研究开发     

半挂汽车列车轮胎动载荷研究

为研究重型载货汽车轮胎动载荷对路面使用寿命的影响,采用谐波叠加法及有理函数功率谱密度重构了双轮辙激励的空间域随机路面模型,并建立了半挂汽车列车多体动力学模型;仿真分析了双轮辙随机路面激励下,各轴左、右两侧轮胎的法向力、最大动载系数及车辆对路面的损伤系数随车速的变化规律。仿真结果表明:在双轮辙随机路面激励下,轮胎最大动载系数随车速的提高呈增大的趋势,但左、右两侧轮胎最大动载系数的数值大小及变化规律均不相同;道路友好性随车速的提高而下降,且路面不平度越大,道路友好性的变化趋势越明显。该研究为今后分析车轮动载作用下的路面响应提供了参考依据。     

基于半挂汽车列车智能化的人/车操作界面技术对策

我们在研究半挂汽车列车智能化的同时应加强对其人／车操作界面的控制。良好的人／车操作界面可以进一步加强半挂汽车列车的行驶安全性,真正实现人-车-路的协调统一。     

基于轨迹预瞄的智能汽车变道动态轨迹规划与跟踪控制

为实现实际动态交通环境下智能汽车的变道控制, 提出了基于轨迹预瞄的智能汽车变道动态轨迹规划与跟踪控制策略; 针对实际交通环境下目标车道车速和加速度的动态变化, 提出了智能汽车变道动态轨迹规划算法, 获得了能够避免智能汽车发生碰撞的变道轨迹的动态最大纵向长度; 设计了兼顾变道效率和乘员舒适性的优化目标函数, 优化获得了在变道轨迹最大纵向长度范围内的实时动态最优变道轨迹; 利用轨迹预瞄前馈和状态反馈相结合的类人转向控制方式, 实现了智能汽车变道动态轨迹跟踪和乘员舒适性的最优控制, 并利用硬件在环试验台验证了所提控制策略的正确性。研究结果表明: 定速工况下实际与参考轨迹的侧向位移误差、航向角误差和最大侧向加速度分别为1.4%、4.8%和0.59 m·s^-2; 定加速度工况下实际与参考轨迹的侧向位移误差、航向角误差和最大侧向加速度分别为1.1%、4.6%和0.48 m·s^-2; 变加速度激烈工况下实际与参考轨迹的侧向位移误差和最大侧向加速度分别为1.7%和0.80 m·s^-2, 航向角超调后能迅速重新跟踪动态轨迹航向角; 所提控制策略可以很好地跟踪控制实际交通环境下目标车道汽车在定车速、定加速度和变加速度工况下的智能汽车动态变道轨迹, 从而能实现智能汽车最优变道, 可确保变道过程中不与目标车道汽车发生碰撞, 并兼顾变道效率和乘员舒适性。     

山区圆曲线路段半挂汽车列车行驶安全性分析

根据山区圆曲线路段的特点, 分析了轮胎的受力和变形情况, 建立了半挂汽车列车与山区圆曲线路段的耦合动力学模型。以牵引车和半挂车的轮胎侧偏角和折叠角为指标, 运用提出的动力学仿真法分析了不同车速下圆曲线路段半径、超高、滑动附着系数对半挂汽车列车行驶安全性的影响, 并与运行速度法和理论极限速度法的计算结果进行对比。仿真结果表明: 当圆曲线半径为125m, 路面超高为2%, 滑动附着系数分别为0.20、0.35、0.50、0.80时, 运用动力学仿真法求得的临界安全车速分别为20、35、55、72km·h^-1, 运用运行速度法求得的临界安全车速均为50km·h^-1, 运用理论极限速度法求得的临界安全车速分别为18、20、25、30km·h^-1; 当圆曲线半径为250m, 滑动附着系数为0.35, 超高分别为0、2%、4%、6%时, 运用动力学仿真法求得的临界安全车速分别为35、38、25、20km·h^-1, 运用运行速度法求得的临界安全车速均为60km·h^-1, 运用理论极限速度法求得的临界安全车速分别为30、31、32、33km·h^-1; 当路面超高为6%, 滑动附着系数为0.50, 圆曲线半径分别为125、250、400、650m时, 运用动力学仿真法求得的临界安全车速分别为58、62、70、72km·h^-1, 运用运行速度法求得的临界安全车速分别为50、60、68、71km·h^-1, 运用理论极限速度法求得的临界安全车速分别为28、37、48、60km·h^-1。可见, 提出的动力学仿真法考虑了车辆悬架动力学特性、天气与路面条件, 可以准确描述半挂汽车列车的运行状态。     

半挂汽车列车高速变道稳定域估计

为改善传统稳定域在评价铰接列车非稳态转向稳定性方面的不足, 提出了一种适用于半挂汽车列车的高速变道稳定域的估计方法; 建立了包含Pacejka魔术公式的半挂汽车列车四自由度非线性动力学模型, 通过半挂汽车列车高速变道的仿真和实车试验对比验证了所建模型的有效性; 在构建车辆系统Jacobian矩阵的基础上, 应用特征根法分析了车辆在高速阶跃转向和正弦转向2种情况下的稳定性; 基于Lyapunov稳定性定理, 通过构建Lyapunov能量函数, 分析了车辆极限状态时的系统能量与能量变化阈值, 获得了车辆高速变道稳定域, 并利用半挂汽车列车30m·s^-1变道试验验证稳定域。分析结果表明: 高速变道过程中车辆系统Jacobian矩阵特征根大于0, 但最终收敛至小于0, 系统仍可保持稳定; 车辆高速变道稳定域为近似凹形曲面, 能量越接近中心区的低点, 车辆系统越稳定, 而一旦接近甚至超过能量阈值, 车辆系统将临近或发生失稳; 在半挂汽车列车30m·s^-1变道试验中, 当Lyapunov能量接近阈值3.863 6J时, 车辆系统处于临近失稳状态。可见, 确定的半挂汽车列车高速变道稳定域, 能够较好地表征车辆系统在高速瞬态连续转向状态下的稳定性, 可为半挂汽车列车操纵稳定性评价和控制提供有益参考。     

基于轴距预瞄的汽车半主动悬架控制及试验

为了研究轴距预瞄控制技术对半主动悬架系统性能的影响, 构建了基于轴距预瞄的1/2车辆半主动悬架综合模型, 结合神经网络和PID控制理论, 提出了单神经元自适应PID控制算法, 设计了轴距预瞄半主动悬架单神经元PID控制系统, 进行了仿真计算。为研究单神经元自适应PID控制策略的有效性及其控制系统的可靠性, 同时进行了基于轴距预瞄的实车道路试验。研究结果表明: 与被动悬架系统相比, 在车速为50km.h^-1时, 车身质心垂直加速度的峰值和标准差分别减少了20.91%和19.11%;车速为60km.h^-1时, 分别减少了24.42%和26.85%, 并且俯仰角加速度也有一定程度降低, 较好改善了车辆的行驶平顺性。     

载荷转移对半挂汽车列车转弯制动稳定性的影响

建立了半挂汽车列车转弯制动的动力学模型, 通过实车道路试验验证了模型的可信度。通过模型仿真, 分析了转弯制动过程中同轴左、右车轮垂直载荷的变化情况, 研究了载荷变化对车轮抱死顺序和制动稳定性的影响与提高制动气室压力对转弯制动稳定性的影响。仿真结果表明: 当制动气压最大值为0.62MPa时, 转弯制动过程中牵引车转向轴右侧车轮的垂直载荷由12.00kN增加到23.00kN, 左侧车轮由12.00kN减小为0.66kN, 载荷转移明显; 制动气压最大值提高后, 载荷转移具有相同的规律, 影响了同轴左、右车轮的抱死趋势和ABS起作用的时间; 当制动气压最大值从0.62MPa增加到1.50MPa时, 牵引车与半挂车的折叠角由0.73rad减小为0.67rad, 制动稳定性提高。     

半挂汽车及配套件技术发展趋势

随着国家基础设施投资力度的加大 ,公路建设飞速发展 ,半挂牵引车的速度动力也不断提高、完善 ,尤其是半挂汽车悬架、车轴、制动系统等方面要求也不断提高 ,同时对半挂汽车外形、色彩等方面也越来越看重     

基于预瞄驾驶员模型的车辆操控稳定性分析

建立了高效、能适应复杂路况的驾驶员模型,以空间方程形式给出了一种基于最大预瞄距离的驾驶员模型;将驾驶员模型、汽车运动学模型及稳定性控制系统有机结合,采用最优控制理论方法,分析了基于该模型的人-车-路闭环控制系统的指数稳定性条件;运用仿真软件MATALB/Simulink建立了4轮车辆驾驶员模型,仿真结果验证了所建立的驾...     

非转向双挂车轴半挂汽车的转弯过程分析

半挂汽车列车由于其自身结构的特点,在行驶和制动过程中,与单车相比其稳定性有所降低,并产生了一些特有的如折叠、甩尾等现象,这些现象的产生增加了半挂汽车列车发生事故的可能性,是半挂汽车列车在使用中的极大障碍.     

单拖挂汽车列车路径跟踪控制策略

为提高汽车列车路径跟踪性能,结合模型预测控制和最优曲率预瞄控制设计了路径跟踪控制器。在曲线部分采用模型预测控制以减小横向跟踪误差,在直线部分采用最优曲率预瞄控制来提高行驶稳定性,基于TruckSim/Simulink建立联合仿真模型并进行了仿真分析。结果表明,与对标车型自带路径跟踪控制器相比,在单移线工况下,采用综合控制器的汽车列车轨迹跟踪误差减少了60%以上,稳定性指标改善了7%。     

基于预瞄信息的主动悬架最优控制

在MATIAB/SIMULINK中建立了七自由度车辆主动悬架模型,以提高车辆行驶平顺性为控制目标,主动悬架作动器的输出力为控制对象,根据最优控制原理设计出了基于轴距预瞄信息的主动悬架控制策略.仿真结果表明,与无预瞄系统的控制策略相比,基于预瞄信息的最优控制策略能够有效地降低车身垂直振动加速度、车身侧倾角加速度和俯仰角加速度,车辆行驶平顺性明显提高.     

半挂运输车辆横向稳定性控制

基于系统动力学仿真软件ADAMS建立半挂运输车辆动力学仿真模型,并将车辆模型仿真结果与实车试验结果进行对比分析,验证车辆模型的有效性。基于模糊PID控制技术,以半挂运输车辆的折叠角速度和折叠角加速度为控制变量设计模糊PID控制器,通过单移线仿真试验进行ADAMS与MATLAB的联合仿真分析,结果表明:半挂运输车辆的横摆角速度、侧向加速度和折叠角均有不同程度的改善,半挂运输车辆的行驶稳定性得到提高。