基于MATLAB/Simulink的车辆转向稳定性的仿真研究

汽车的操纵稳定性是衡量汽车安全性最基本的指标之一,影响汽车行驶稳定性的基本因素主要有横摆角速度与质心侧偏角,将汽车简化为二自由度模型,建立关于横摆角速度与质心侧偏角的转向微分方程.基于MATLAB/Simulink软件建立仿真模型,对前轮转向与四轮转向典型的二自由度汽车模型进行仿真分析.对比两轮转向和四轮转向的稳定性....     

汽车主动转向与直接横摆力矩协调控制

为了提高汽车的操纵稳定性和行驶稳定性,分别对主动转向及直接横摆力矩控制进行了研究。根据汽车线性二自由度模型获得汽车稳态工况下的期望横摆角速度和期望质心侧偏角,设计了上层控制器和下层控制器,其中上层控制器为主动转向与直接横摆力矩功能分配的协调控制,下层控制器采用单神经元自适应PID算法设计了主动转向控制器和直接横摆力矩控制器。基于汽车行驶稳定性指标设计了调度参数,以实现主动转向和直接横摆力矩的协调控制。分别选取高附着系数路面和低附着系数路面进行了正弦输入试验和阶跃输入试验,结果表明所设计的控制系统能够很好地提高线控转向汽车的操纵稳定性和行驶稳定性。     

线性二自由度汽车模型稳态响应分析

横摆角速度和质心侧偏角是描述汽车稳定性的两个重要指标,汽车在高速行驶时,驾驶员紧急转向会导致车辆失去控制,很容易造成侧滑乃至翻车等严重交通事故,因此有必要对汽车操纵稳定性进行分析。本文建立了汽车线性二自由度系统的数学模型,应用仿真分析软件Matlab/simulink,以前轮转角为输入,对系统进行时域分析。比较不同车速、不同前轮转角和不同轮胎侧偏刚度下的稳态响应曲线,分析汽车横摆角速度和质心侧偏角对汽车操纵稳定性的影响。若汽车选用侧偏刚度的轮胎,在较低的车速和较小的前轮转角下行驶,是较为安全的。     

转向系间隙对汽车操纵稳定性影响研究

本文中将转向机构简化为平面连杆机构,并就机构中运动副间隙对汽车操纵稳定性的影响进行了分析。建立了考虑间隙的4自由度车辆操纵系统数学模型。基于该模型,应用数值分析方法对间隙变化时汽车操纵系统响应的主要指标进行仿真。结果表明,间隙的存在,使汽车横摆角速度和质心侧偏角时域稳态响应出现波动,降低了操纵品质;随着间隙的增大,横摆角速度与质心侧偏角的振幅加大,且其相平面稳定区域逐渐减小。     

基于模型预测控制的主动四轮转向车辆稳定性研究

为提高汽车在高速、低附着系数路面下的操纵稳定性,论文设计模型预测控制器跟踪线性二自由度理想模型,得到横摆角速度与质心侧偏角偏差,然后由二次规划算法计算实际的四个车轮转角,并在Carsim软件中建立开环角阶跃工况进行联合仿真。结果表明:文章所设计的基于模型预测控制的主动四轮转向汽车相对于前轮转向,能够有效降低整车角阶跃输入下的横摆角速度与质心侧偏角,更好地跟踪理想控制目标,主动四轮转向汽车提高了整车的操纵稳定性和路径跟随精度。     

汽车侧偏角与横摆角的仿真与估计

为了提高汽车操纵稳定性和安全性,设计汽车状态观测器模型对难以测量的质心侧偏角与横摆角速度的数据进行估计是很有必要的。本文利用扩展卡尔曼滤波算法并基于二自由度汽车模型上对质心侧偏角进行估计及仿真分析,仿真的结果与估计的结果吻合,估计结果具有较高的应用价值。     

基于横摆角速度的汽车ESP系统的仿真研究

横摆角速度是控制汽车横向稳定性的主要控制变量.基于横摆角速度对汽车ESF,系统进行仿真研究,首先在建立ADAMS/CAR中建立汽车整车模型,然后建立汽车理想二自由度参考模型,设计横摆角速度反馈控制PID控制器.仿真结果表明,基于横摆角速度控制的ESP系统控制的汽车明显改善汽车横向稳定性,提高了汽车行驶安全性能.     

基于前轮角阶跃输入响应的汽车操纵稳定性分析

在建立汽车线性二自由度模型的基础上,将汽车系统简化为一般的二阶控制系统,分析汽车前轮角输入的响应,主要包括稳态响应和瞬态响应;结合具体车型参数,提出了表征汽车稳定性的关键参数的计算方法,为汽车操纵稳定性提供实际的分析方法。     

汽车稳定性控制系统的研究与仿真

在线性二自由度车辆模型基础上,采用直接横摆力矩控制方法,选取质心侧偏角和横摆角速度作为稳定性控制系统的主控变量,设计了三种具有针对性的基于滑模变结构理论的车辆操纵稳定性控制策略——质心侧偏角、横摆角速度和两者联合的滑模变结构控制。在Matlab,Simulink平台上,对三种汽车稳定性控制策略的具体应用进行仿真分析,验证了所设计稳定性控制算法的有效性和鲁棒性。     

基于模糊技术的汽车稳定性控制的研究

汽车稳定性是汽车安全性的一个重要指标,传统的稳定性控制方法难以满足控制系统的性能要求,本文采用鲁棒性较强的模糊控制方法对汽车稳定性进行控制。建立了整车七自由度汽车稳定性系统模型及Matlab/Simulink仿真模型,采用"魔术公式"轮胎模型,以横摆角速度的误差及误差变化率作为输入、横摆力矩作为输出设计了模糊控制器,并进行仿真。通过分析仿真结果,验证了模糊控制在汽车稳定性控制中的有效性。     

基于电动汽车稳定性控制研究

基于验证稳定性的控制算法是否可行,建立了整车7自由度模型和2自由度模型,采用先进的智能控制方法来提高车辆的稳定性。对汽车模型在低附着系数上对转向盘进行阶跃输入和正弦输入工况,并进行了仿真分析,得出结论,有控制器的汽车与未加控制器的汽车相比,汽车的质心侧偏角与横摆角速度的输出稳定状态值减小,提高了车辆的横摆稳定性。     

汽车四轮转向控制策略研究

汽车四轮转向较之常规的前轮转向可提高汽车的操纵稳定性,论文针对汽车四轮转向的操纵稳定性控制问题,设计了一种四轮转向控制策略,实现汽车不同车速下的四轮转向控制。确定了二自由度车辆转向参考模型,进行低速时前后轮转角比例控制,高速时根据参考模型和实车横摆角速度、横摆角速度偏差设计了模糊控制器进行前后转角控制。应用Car Sim和Matlab/Simulink联合仿真,搭建了仿真模型,编写了控制算法,通过仿真实验对控制策略进行了验证。仿真结果表明:设计的汽车四轮转向控制策略使汽车四轮转向相对前轮转向有效提高了汽车的操纵稳定性。     

基于模糊控制策略的汽车ESP建模仿真

汽车电子稳定系统(electronic stability program,ESP)是汽车主动安全系统,能够很好的提高汽车的操纵稳定性和行驶安全性。该文针对ESP系统的特性,在Matlab/simulink中建立了魔术公式轮胎模型、七自由度车辆模型和车辆参考模型,选取车辆横摆角速度作为控制变量,设计了模糊控制器,并对某款车型进行了仿真研究。结果表明横摆角速度模糊控制器能够对汽车进行很好的控制,提高了汽车的稳定性和安全性。     

考虑侧倾影响的汽车横摆角速度与质心侧偏角滤波估计

为准确识别汽车前方弯道路段曲率信息,考虑侧倾运动的实际影响,建立了汽车质心运动、横摆运动及侧倾运动具有非线性特征的3自由度车辆操纵稳定性模型,设计了汽车质心侧偏角与横摆角速度扩展卡尔曼滤波估计器,实现了巡航车辆运动特征的在线实时估计。采用双移线输入,通过Car Sim与Matlab/Simulink的联合仿真进行验证,结果表明,即使在大噪声条件下,所设计的扩展卡尔曼滤波估计器也能较好地实现车辆横摆角速度与质心侧偏角的准确估计。     

基于径向基网络的汽车操纵逆动力学仿真研究

在简要分析汽车操纵逆动力学研究现状的基础上，利用径向基函数网络建立了汽车横摆角速度响应与方向盘角输入之间非线性映射关系。通过方向盘角阶跃输入和正弦输入的识别结果表明，这种识别方向盘角输入的方法是可行的，并且具有识别精度高、运算速度快等优点。     

基于预测控制的车辆稳定性研究

设计了以2自由度车辆模型为预测内部模型、以补偿车辆横摆力矩为输出的汽车ESP预测控制器,并结合Matlab/Simulink建立的7自由度整车模型对所设计预测控制器进行了转向阶跃输入和正弦输入的仿真分析。结果表明,该预测控制器能很好控制汽车的横摆角速度和限制质心侧偏角,提高了汽车在高速转向工况下的稳定性,进而验证了所建模型的合理性和控制算法的有效性。     

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。     

基于直接横摆力偶矩控制的中置轴汽车列车操纵稳定性研究

建立了中置轴汽车列车4自由度参考模型及多自由度非线性仿真模型,并通过单移线实车试验验证了模型的正确性。利用模糊控制和PID控制方法建立了中置轴汽车列车横摆力偶矩控制(DYC)模型,通过TrukSim及Simulink建立了联合仿真平台,并进行不同附着系数路面上单移线仿真。仿真结果表明,施加DYC后,列车低附着系数路面横摆角速度后部放大系数和质心侧偏角后部放大系数分别减小26.5%、29.9%,最大铰接角速度减小18.4%,大幅改善了中置轴汽车列车的操纵稳定性,降低了折叠事故发生的可能性。     

基于ESP的模糊PID和PID控制策略对比

ESP系统是一种主动安全技术。文章通过MATLAB/Simulink建立汽车二自由度模型,将模糊PID以及PID和ESP结合起来,对得到的附加横摆力矩进行差动控制。通过CarSim和Simulink搭建联合仿真模型,分别以角阶跃信号以及正弦信号作为转向盘输入,通过观察汽车的横摆角速度来判断汽车的稳定性。对比发现,模糊PID在改善车辆稳定性方面优于PID,为ESP的研究给予一定的参考作用。     

车身侧倾时前轮主销后倾角对转向稳定性的影响

为了提高4×4越野车弯道高速行驶的稳定性,计及前轮定位参数的影响,建立了转向行驶时整车4自由度动力学模型;计算了车辆在不同车速下,不同前轮主销后倾角时的横摆角速度瞬态响应.结果表明,车速提高时,横摆角速度超调量增大,稳定时间延长;而在适当范围内增大主销后倾角,可减小横摆角速度超调量和稳定时间,改善高速行驶车辆的转向稳定性.同时说明主销后倾角对横摆角速度超调量有阻尼作用.