关于路面纵向附着系数的讨论

本文利用路面纵向附着系数的测量结果,对汽车制动过程、路面纵向附着系数与滑移率、车速、路面不平度的关系进行了探讨。     

路面附着系数识别方法发展现状综述

实时、准确地识别路面附着系数是国内外汽车行业研究领域的热点和难点之一。针对目前国内外路面附着系数识别领域研究现状,根据汽车运动工况及动力学原理,分别对汽车纵向运动过程中的路面附着系数识别方法和汽车侧向运动过程中的路面附着系数识别方法进行了论述。对路面附着系数识别中常涉及的附着率估算、路面类型识别方法进行了分析,最后对路面附着系数识别技术发展方向进行了讨论。     

基于实车试验的路面峰值摩阻系数影响因素分析

实时精准的路面附着系数影响车辆的电子制动及智能控制性能,因此在建立轮胎与路面峰值摩阻系数数学模型的基础上,结合试车场Dynatest995型纵向附着系数测量设备,基于理论研究以及试验的数据结果对路面峰值摩阻系数的影响因素进行了分析,分析结果表明:轮胎磨损状态、载荷、气压、测试速度以及路面状态都影响路面峰值摩阻系数的数值,并且基于实车测试给出了各影响因素对摩阻系数数值的变化趋势。     

考虑道路因素的智能车辆纵向运动决策与控制研究

针对智能车辆纵向运动时的交通道路适应性问题,考虑路面附着系数和前车运动速度等因素,研究了智能车辆纵向运动决策与控制方法。论文研究了基于车头时距的纵向运动决策方法并建立不同驾驶行为的目标车速模型,运用变论域模糊推理算法设计了目标加速度模型。基于纵向动力学模型,运用自适应反演滑模控制算法建立了驱动控制器和制动控制器。对高附着系数路面和低附着系数路面的行驶工况进行仿真试验验证,结果表明,在不同的附着系数路面和前车变速行驶条件下,智能车辆能实时、合理地决策目标车速、目标加速度,实现安全、高效、稳定的跟驰。     

基于路面附着系数的制动力利用率评价法

为了考察在各种附着系数的路面上汽车的制动性能,分析了理想汽车前、后车轮制动力分配曲线与前、后制动器制动力分配曲线之间的匹配关系.引入能够反映制动性能的概念“制动力利用率”作为评价方法,根据不同的匹配关系导出对应的制动力利用率算法.针对某轻型客车,详细地分析了其在不同附着系数路面上的制动性能.同时改变制动器制动力分配系数,分析不同匹配关系下汽车的制动性能.结果表明:随着路面附着系数的增加,制动力利用率呈现先增后减的趋势;随着制动器制动力分配系数的增大,汽车在低附着系数路面的制动力利用率降低,在高附着系数路面的制动力利用率升高;制动力利用率评价法能够有效地评价汽车在不同附着系数路面上的制动性能.     

一种附着系数-滑移率曲线的测定方法

汽车防抱死制动系统（ABS）依据附着系数-滑移率曲线对车辆轮速进行调节,使车辆达到最好的制动效果。但不同路面的附着系数-滑移率曲线不同,且附着系数的峰值和对应的最佳滑移率也不同。为便于车辆在不同路面均达到更好的ABS控制效果,文章提出一种附着系数-滑移率曲线的测定方法,可实时计算附着系数-滑移率曲线。     

基于模糊神经网络道路纵向附着系数预测

为了研究路面状况及使用年限对道路纵向附着系数的影响,通过对不同年限、不同干湿状况的路面进行测试纵向附着系数,建立了基于模糊神经网络道路纵向附着系数预测模型,并通过实车制动试验进行验证。试验结果表明:预测模型误差率小于6%,实车制动试验制动车速与实际车速误差也在6%内,验证了模型的有效性和实用性。因此,为交通事故再现提供了一个快速有效的方法。     

车速鉴定中轮胎-路面附着系数估算方法研究

在交通事故鉴定中,车辆行驶速度是事故处理和诉讼的重要依据。其中,路面附着系数是事故车速鉴定的重要参数。本文在大量实验数据基础上,拟合出车辆制动过程的特性曲线,并简化出相应的车速估算模型。利用此模型对不同车型、路面类型、湿滑状况和不同车速情况下的路面附着系数e进行了估算研究。经估算实例验证,文中的估算方法对不同状况下的路面附着系数具有较好的估算能力。     

基于四轮轮边驱动电动车的路面附着系数估算方法

路面附着系数是影响车辆行驶安全性的重要因素,利用轮边驱动电动汽车驱动力矩可以对路面利用附着系数进行观测。当观测到μ-λ曲线接近于峰值点时,将该时刻的轮胎利用附着系数作为路面峰值附着系数,并根据识别的路面峰值附着系数进行驱动防滑控制。该方法能够有效防止轮胎滑转,提高车辆行驶稳定性。     

汽车ABS自适应模糊滑模控制算法研究

基于纵向附着系数一滑移率曲线特性,设计了可进行最佳滑移率估计和校正的自适应调节器,并根据滑移率跟踪最佳滑移率的误差,设计了可进行滑模参数自适应调节的模糊逻辑调节器.利用Simulink建立了ABS的自适应模糊滑模控制器模型和自适应滑模控制器模型,分别对单一路面和不同路面进行了仿真和比较研究,结果显示所提出的汽车ABS自适应模糊滑模控制算法可行,并且利用自适应模糊滑模控制器的ABS纵向附着系数利用率更高、稳定性更好、制动时间和制动距离更短.     

基于LabVIEW的附着系数数据采集系统设计

附着系数是对汽车制动性判据的重要参考数据之一,文中采用LabVIEW软件开发了一套基于虚拟仪器的路面附着系数测试系统。实验表明:该程序可准确的检测出车轮法向力和切向力,实现对附着系数实时变化的显示以及数据的采集和处理,通过界面曲线来显示数据和其变化等信息,能保存测试过程中的所有数据,并设置保存时间等附加功能。     

汽车双转鼓惯性试验台等效路面附着机理研究

本文中针对一种双转鼓惯性试验台,基于CAN/PCI总线建立机电一体化分布式测控系统,用于车辆安全性、动力性试验检测。基于所设计惯性试验台提出通过改变车轮与双转鼓间安置角等效不同路面峰值附着系数的算法,基于制动过程单轮动力学分析,建立单轮-试验台系统动力学模型,根据动力学模型获得可变安置角与路面峰值附着系数等效路面附着机理,基于Matlab/Simulink建立单轮-试验台系统仿真模型,验证了等效路面附着系数算法。通过所建单轮-试验台系统进行了试验,在小滑动区实时获取车轮所受纵向力及滑动率,基于Slip-slope理论实时估算等效峰值附着系数。结果表明,双转鼓惯性试验台等效路面附着机理正确,等效路面附着系数算法准确可行。     

基于Freescale S12单片机的路面附着系数测试系统

路面附着系数与行车安全性密切相关。设计了一种基于Freescale S12单片机控制的路面附着系数测试系统。该系统针对路面附着系数测试系统的需求,以滑移率与路面附着系数间的关系为依据,将MC9S12DG128B单片机作为控制核心,对信号采集系统和信号调理单元输出的信号进行相应计算处理,最终将测得的路面附着系教发送至数据显示单元。试验结果表明,设计的路面附着系数测试系统具有结构简单、测量精度高、实用性强及人机交互功能强等优点,具有一定的实际应用价值。     

面向汽车纵向安全辅助系统的路面附着系数估计方法

文中通过仿真研究探索了一种基于车轮滑移率的路面附着系数识别方法.首先讨论了有效估计驱动轮滑移率和利用附着系数的途径,然后在此基础上,提出了基于贝叶斯原理的路面附着系数估计迭代算法,并利用车辆动力学软件veDYNA对该算法进行仿真分析.结果表明,在滑移率大于代表不同路面的最小滑移率阈值的工况下,该方法能够快速、准确地捕获路面特征,满足汽车纵向安全辅助系统调整安全策略的需要.     

基于模型预测的主动前轮转向与直接横摆力偶矩协同控制研究

为提高中低附着系数路面下车辆的侧向稳定性，构建了基于模型预测控制（MPC）的主动前轮转向（AFS）及直接横摆力偶矩（DYC）协同控制器，其决策层基于MPC获取附加横摆力偶矩，执行层由AFS和DYC控制协同修正前轮转角或施加轮缸制动压力。在双移线（DLC）工况下仿真验证了该策略的有效性，结果表明：路面附着系数为0.25时，车身侧偏角和横摆角速度分别稳定于-3.5°～3.5°和-16～16 (°)/s内，纵向车速稳定于88 km/h左右；路面附着系数为0.40时，纵向车速、车身侧偏角与横摆角速度等稳定性指标均有明显改善。综合分析表明，该AFS-DYC协同控制策略可显著改善中低附着系数条件下的操纵稳定性。     

汽车液压感载比例阀

感载比例阀能改变前后制动器制动力的比值,使汽车制动时方向稳定并有足够的制动减速度、文章介绍了汽车液压感载比例阀的原理、输入压力和输出压力的比例关系,阐述了变比值制动力分配汽车的利用附着系数和路面附着系数利用率的计算方法,表明虽然该方法比固定比值制动力分配汽车的计算分析方法复杂,但利用该计算方法得到的带比例阀汽车的利用附着系数完全满足M1类车辆的制动法规的要求,并且利用附着系数和制动强度之间的关系曲线与路面附着系数利用率曲线完全吻合,指出使用该计算方法匹配感载比例阀完全正确。     

路面附着系数的自适应衰减卡尔曼滤波估计

为了获得实时、准确的路面附着系数，进一步提高观测路面附着系数算法的精度和收敛速度，结合非线性车辆动力学模型和轮胎力修正模型，搭建分布式驱动电动汽车联合仿真平台，提出一种基于自适应衰减无迹卡尔曼滤波的路面附着系数观测算法。该算法设计与各轮对应的路面附着系数观测器，应用协方差匹配判据对观测器发散趋势进行判别，设计自适应加权系数修正预测协方差，以增强新近观测数据的利用率；同时采用次优Sage-Husa噪声估计器对未知的系统过程噪声进行估计，抑制观测器的记忆存储长度，调整过程噪声和测量噪声的均值与协方差，提高观测器的跟踪能力。利用分布式驱动电动汽车分别进行高、低附着路面和对开路面直线制动试验，并将自适应衰减无迹卡尔曼滤波路面附着系数观测器的观测结果与无迹卡尔曼滤波观测值、参考路面附着系数进行比较和分析。结果表明：高附着路面条件下，所设计的算法估计误差可控制在0.64%以内；低附着路面条件下，所设计的算法估计误差可控制在1.03%以内；对开路面条件下估计误差可控制在1.26%以内；自适应衰减无迹卡尔曼滤波算法相比无迹卡尔曼滤波算法响应速率更快，具有更高的估计精度和较强的自适应能力，估计结果整体上维持稳定，能够适应各种不同路面的估计。     

基于轮胎回正力矩的路面附着系数估计方法

路面附着系数的识别对汽车稳定性控制起着至关重要的作用。轮胎回正力矩能够反映整车及轮胎的运动、受力状况以及路面环境信息,且利用回正力矩能比使用侧向力更早地估计轮-地接触状况。为此,本文设计一种基于轮胎回正力矩的路面附着系数估计方法。首先,基于二自由度车辆模型设计轮胎侧偏角反馈观测器,对轮胎侧偏角进行实时估计;其次,基于轮胎侧偏角和轮胎回正力矩信息设计路面附着系数估计器,构建路面附着系数评估函数;最后,搭建Carsim与Simulink联合仿真平台,仿真结果表明设计的估计算法能够有效地对路面附着系数进行估计。     

大型客车横向稳定性仿真分析

为了给营运客车横向稳定状态监测提供理论依据,针对极限工况下状态参数的临界值仿真结果,进行了营运客车稳定区域边界条件的研究。基于非线性三自由度车辆模型建立了基于扩展卡尔曼滤波（EKF）的状态参数估计器,对营运客车的质心侧偏角和横摆角速度进行实时估计,并利用Trucksim验证估计值具有较好的一致性和状态跟随能力。基于MATLAB/Simulink建立非线性七自由度车辆模型,分析不同行驶状态参数对质心侧偏角-质心侧偏角速度（β-β）相平面稳定区域边界的影响,基于仿真数据确定了以车速、前轮转角和路面附着系数为变量的稳定区域边界条件,结合状态估计模型获得以β-β决定的控制变量。在Trucksim中进行连续正弦方向盘转角输入标准稳定性试验,通过分析营运客车行驶过程中控制变量的曲线变化趋势是否超出稳定区域边界确定车辆的运行状态。结果表明：营运客车以60 km·h^-1车速、小方向盘转角行驶在低附着系数（μ=0.3）路面和高附着系数（μ=0.85）路面时,横摆角速度对驾驶人的意图（方形盘转角曲线趋势）有很好的跟随能力,具有较小的延迟响应,车辆处于稳定状态,此时控制变量曲线一直处于稳定区域内;当相同工况下以大方向盘转角输入时,横摆角速度已经不能很好地跟随驾驶人意图,且低附着系数路面下,在3.5 s左右时方向盘转角已经回正,但横摆角速度仍位于最大值,具有较大的延迟,营运客车发生急转侧滑;高附着系数路面下第2.5 s和第6.2 s左右车辆发生严重偏移,车辆处于失稳状态,而对应时刻的控制变量曲线部分超出稳定边界,验证了营运客车横向稳定状态判据的准确性。     

基于路面附着系数估计的车辆轨迹跟踪控制

针对车辆在高速转向和不同路面附着系数下的轨迹跟踪控制问题，基于模型预测控制理论提出了一种考虑路面附着系数的变侧偏角约束MPC控制策略。根据魔术公式轮胎模型分析轮胎的侧偏特性以及不同附着系数对轮胎侧偏角-侧向力线性区的影响，建立轮胎侧偏角约束与不同路面附着系数的函数关系；采用遗传算法（GA）优化BP神经网络模型设计路面附着系数估计器，将估计结果作为与轮胎侧偏角约束相关的变量传递到MPC控制器中；最后在MPC控制器中建立系统控制量约束、控制增量约束，以及考虑路面附着系数的变侧偏角约束，将不同路面附着系数工况下的轨迹跟踪问题转化为多约束条件下最优值求解问题，实现轨迹跟踪和车辆稳定性控制。仿真和试验结果表明，考虑路面附着系数变化的MPC控制方法相对传统MPC控制方法在各种工况下具有更高的轨迹跟踪精度和更好的车辆稳定性，GA-BP神经网络路面系数估计方法具有很高的估计精度。