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。     

基于气压制动的重型车防侧翻控制策略研究

为提高重型车的侧翻稳定性,建立了包含串联双腔制动阀、继动阀、ABS调节阀及制动气室的真实气压制动系统模型,分析气压制动的动力学特性,考虑制动与侧翻运动耦合,建立包含侧向运动、横摆运动、簧载质量和非簧载质量侧倾运动的重型车非线性动力学模型,提出重型车防侧翻的优化模型预测控制策略,计算侧倾角和横摆角速度误差及目标函数,得到最优气压制动踏板位移控制序列,实现了差动制动防侧翻控制。选取典型侧翻工况进行了实例分析,结果表明,提出的控制策略可弥补气压制动响应延迟的影响,提高重型车的防侧翻能力。     

客车静态和动态侧倾稳定性判别方法对比研究

建立了某款客车侧向、横摆和侧倾的3自由度动力学数学模型,进行了该客车的静态稳定性因子和静态侧翻稳定角的计算,以及动态鱼钩试验和双移线试验的仿真对比。结果表明,静态工况下计算得出的客车所能达到的车辆侧向加速度要比动态工况下的大,客车在极限工况下容易发生侧滑或横摆失稳,发生绊倒侧翻的可能性大于非绊倒侧翻。     

半挂式液罐车防侧翻控制策略开发

针对罐内液体晃动与车辆运动之间的耦合作用导致半挂式液罐车侧倾稳定性低,易发生侧翻等问题,本文中提出了半挂式液罐车的防侧翻控制策略。采用等效单摆模型模拟罐内液体晃动的动态过程,并进行参数辨识,进而建立了半挂式液罐车整车动力学仿真模型。基于半挂式液罐车6自由度线性简化模型设计了LQR防侧翻状态反馈控制器,并通过差动制动产生附加横摆力矩。利用所建立的半挂式液罐车仿真模型进行仿真,对比了有、无控制的转向盘转角阶跃工况状态响应。结果表明,所建控制策略可有效防止半挂式液罐车侧翻。     

大型车辆侧翻预测和控制技术研究进展

大型车辆引起的重特大侧翻事故频发会造成严重的人员伤亡和财产损失,因此,提高中国大型车辆防侧翻技术水平显得尤为重要.通过阐述国内外在车辆侧翻预警和稳定性控制方面开展的研究现状,详细描述基于静态门限值法和动态门限值法的侧翻预警技术研究进展,分析车辆半主动、主动转向控制、主动悬架控制、差动控制、电子稳定控制、联合控制等防侧翻控制技术发展现状,指出当前车辆侧倾预警领域主要研究方向在于提高侧翻指标的预测精度和响应实时性,特别是综合考虑道路环境因素对侧翻指标的影响.侧翻控制已逐步从半主动阶段提升到主动控制,控制方法更趋智能化、精确化.人-车-路-环境耦合作用、复杂非线性条件下的车辆侧翻预测模型,以及混沌条件下的优化控制将会是未来重点研究方向.      

A Research on Anti-Rollover Control for Vehicles with Semi-active Suspension

为利用半主动悬架阻尼连续可调的特性来提高汽车的主动安全性,建立了汽车侧翻预测模型,并以此为基础设计了一种双层结构的连续减振控制器,进行汽车防侧翻控制.上层控制器采用滑模控制方法输出期望侧倾力矩,下层控制器根据这个期望侧倾力矩,利用线性插值方法输出半主动悬架中各减振器的输入电流.利用MATLAB/Simulink对整个系统进行了仿真,结果表明,该控制器能有效提高汽车的防侧翻能力.     

基于线性变参数实时简化模型的重型半挂车稳定性控制策略

为实现重型半挂车各工况稳定性精准最优控制,提出了基于线性变参数实时简化模型的重型半挂车稳定性控制策略。该控制策略基于制动系统,采用分层控制方式,运用线性二次型调节器(LQR)方法,选择多个车辆状态为反馈状态,以实现重型半挂车横摆、折叠和侧倾稳定性综合控制;应用遗传粒子群算法,设计综合提高横摆、折叠和侧倾稳定性的优化目标函数,优化控制策略权重系数,以实现重型半挂车各工况稳定性最优控制;最后搭建硬件在环试验台并进行了台架试验。结果表明:采用所提出的控制策略后,牵引车质心侧偏角、牵引车横摆角速度、挂车质心侧偏角和挂车横摆角速度最大值分别改善了38.6%、13.8%、15.8%、8.4%,铰接角最大值改善了5.1%,牵引车侧向加速度、牵引车侧倾角、挂车侧向加速度、挂车侧倾角最大值分别改善了10.4%、15.4%、10.8%、17.7%,表明所设计的控制策略综合提高了重型半挂车普通工况的横摆、折叠和侧倾稳定性,并且实现了极限工况侧翻精准控制,从而避免重型半挂车侧翻。     

基于轮胎非线性的制动力补偿策略分析

以刚体动力学为基础,考虑轮胎非线性对行驶稳定性的影响,分析了轮胎力对车辆横摆运动的影响,并针对客车紧急避障工况进行Carsim-Simulink联合仿真,同时以横摆角速度、侧倾角为评价指标对不同的制动力补偿策略进行比较分析,最后提出了最优的制动力补偿策略。     

基于非线性扰动估计的客车防侧翻控制

针对客车防侧翻控制中,实际车辆系统建模容易受到各种未知非线性扰动及参数摄动,难以建立精确的车辆模型,标准滑模控制(sliding mode control, SMC)存在较大抖振等问题,本文中提出径向基神经网络自适应滑模控制(radial basis function-adaptive sliding mode control, RBF-ADSMC)算法。首先,利用RBF神经网络控制器对车辆建模过程中的各种未知扰动项及参数摄动项进行估计;然后,利用RBF神经网络对标准SMC的关键参数进行自适应调节;最后,搭建电控气压硬件在环试验台,对控制算法进行硬件在环试验验证。试验结果表明,RBF-ADSMC算法控制效果良好,能够满足客车防侧翻控制需求。RBF-ADSMC算法与SMC算法相比较,能够减小客车的侧倾角和侧向加速度,提高客车的防侧翻控制效果。     

具有参数不确定性的重型货车抗侧倾输出反馈鲁棒H_∞控制

为了减小重型货车在转向操作时的侧倾角,从而避免货车转向时发生侧翻,可以通过在悬架中安装主动抗侧倾杆以补偿横向载荷转移的方法来实现.本文的分析为这一方法提供理论依据.运用基于线性矩阵不等式(LMI)的H∞控制理论,提出了基于观测器的抗侧倾输出反馈控制算法.通过对某具有一系列不确定性参数的重型货车侧倾一横摆动力学模型进行仿真,验证了此控制算法的有效性和鲁棒性.     

汽车主动悬架和四轮转向系统的耦合分析及协调控制

针对汽车转向系统和悬架系统的相互作用,建立了转向动力学子模型、悬架动力学子模型以及考虑两者耦合效应的综合动力学模型.通过仿真分析发现:悬架系统主要通过轮胎动载荷引起轮胎侧偏力变化,从而引起转向特性发生显著变化;而转向系统则主要通过离心力影响簧上质量的侧倾运动,从而引起悬架运动特性发生变化;主动悬架与四轮转向协调控制系统在减小车身侧倾和前轮垂直载荷波动的同时,还能有效地改善车辆横摆响应和质心侧偏角响应.     

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。     

客车侧倾及侧翻安全性综合评价方法

对客车侧倾及侧翻的试验及评价方法进行介绍和分析,在此基础上提出一种主被动安全综合评价方法,为企业进行客车安全性的设计和评价提供参考。     

基于制动与悬架系统的车辆主动侧翻控制的研究

为提高车辆抗侧翻能力,建立了10自由度整车侧翻动力学模型,应用车辆动力学和轮胎力耦合特性,提出了一种基于差动制动和半主动悬架协同工作的车辆主动抗侧翻控制策略。通过对制动力矩的差动调节和半主动悬架阻尼力的适时匹配,实现对车辆侧翻的有效控制。根据子系统运动特性,设计了制动系统基于滑移率的积分滑模控制器和悬架系统灰模糊控制器。分别对制动、悬架控制及综合控制进行的鱼钩试验仿真结果表明,综合控制策略可有效降低危险时域车辆的侧倾角,相对于单一系统控制进一步提高了车辆抗侧翻能力。     

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。     

SUV车辆差动制动防侧翻控制研究EI北大核心CSCD

建立了SUV车辆的线性侧翻预警与控制模型,利用CarSim进行了侧翻动力学的仿真分析。以前轮独立后轮低选控制的ABS为基础,运用最优控制原理设计了上层控制器得到最优横摆力矩,设计了差动制动协调器进行制动力分配和协调驾驶员的制动操作,与ABS下层控制器、执行器共同组成差动制动防侧翻控制系统。利用CarSim和Matlab/Simulink对控制系统进行了鱼钩转向试验联合仿真,结果表明,该控制系统方案可行,满足侧翻预警与控制的有效性和实时性的要求。     

SUV车辆差动制动防侧翻控制研究

建立了SUV车辆的线性侧翻预警与控制模型,利用CarSim进行了侧翻动力学的仿真分析。以前轮独立后轮低选控制的ABS为基础,运用最优控制原理设计了上层控制器得到最优横摆力矩,设计了差动制动协调器进行制动力分配和协调驾驶员的制动操作,与ABS下层控制器、执行器共同组成差动制动防侧翻控制系统。利用CarSim和Matlab/Simulink对控制系统进行了鱼钩转向试验联合仿真,结果表明,该控制系统方案可行,满足侧翻预警与控制的有效性和实时性的要求。     

基于ADAMS的砼搅拌运输车侧翻极限分析

针对砼搅拌运输车侧翻事故多发的现象,基于ADAMS/Car建立砼搅拌运输车的多体动力学整车模型,对搅拌车的抗侧翻特性及操纵稳定性进行仿真试验;设计并进行了准静态侧翻试验、稳态回转试验、角阶跃输入试验和蛇行试验,通过虚拟试验的方式探讨了搅拌车的行驶稳定极限,得到搅拌车的侧翻阈值在0.37左右,而发生侧翻的临界侧倾角为6°,该结论可作为侧翻预警及主动侧翻控制的门限值,为进一步研发搅拌车的侧翻预警系统及防侧翻装置提供理论依据。     

汽车侧翻试验台非接触式防翻装置的设计开发

为保证汽车侧倾稳定角试验过程中的车辆安全,设计开发了一种用于防止试验车辆发生侧翻安全事故的非接触式防翻装置。该装置通过液压缸驱动防护支撑板,实现支撑板与侧翻试验台上的被试车辆保持一定安全距离的跟随运动,避免车辆达到侧倾稳定临界角时发生侧翻。经现场试验表明,该装置能够实现设计功能,在不影响试验结果的情况下保证车辆安全。     

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.