基于TTR预警的重型车辆防侧翻控制算法

对建立的重型车辆8DOF与5DOF实时简化动力学模型进行了比较,优选出了能较好预测未来侧翻危险程度的5DOF模型,进而研究了基于该模型的实时TTR侧翻预警算法和基于预警算法的防侧翻LQR最优主动控制策略。应用差动制动的方法对重型车辆进行了主动侧倾控制,还选取鱼钩等四种转向工况,以TruckSim和MatLab联合仿真来验证预警算法的精度与可靠性。仿真结果表明,基于差动制动的LQR控制方法能有效地降低侧翻指标——横向载荷转移率(LTR),避免侧翻的发生,显著提高了重型车辆的侧倾稳定性。     

车辆弯道行驶侧倾稳定性分析与侧翻预警研究

车辆在弯道上高速行驶易发生侧翻事故,为此研究了车辆弯道防侧翻预警算法.首先分析车辆弯道行驶的侧倾稳定性,进而导出车辆弯道行驶侧向加速度极限方程,结合弯道半径等道路信息计算车辆进入弯道的安全车速.通过硬件在环驾驶模拟试验台对该预警算法进行验证,结果表明:该算法能对驶入弯道且具有侧翻风险的车辆进行预警,以有效避免侧翻,同时提高弯道车辆通行效率.     

基于模型预测的重型商用车侧翻预警算法

在建立商用车侧倾简化模型和确定动态侧倾阈值的基础上,开发了基于侧翻时间预测的重型商用车侧翻预警算法和一套能觉察翻车危险的实时侧翻预警控制器,并进行了实车场地试验验证。试验结果表明,本文算法可在控制器上运行,并能在车辆接近侧翻时及时提醒驾驶员采取相应措施,从而避免侧翻发生。     

客车绊倒侧翻预警及DB+AFS集成控制研究

针对传统侧翻预警系统存在的只能预测因急转弯时侧向加速度过大引起的非绊倒性侧翻而无法预测因道路凹凸不平引起的绊倒性侧翻的缺陷,研究了汽车遭遇各种复杂工况及突发事件时的失稳机理,构建了客车绊倒侧翻模型,提出了一种能应对路面垂向不确定性激励的侧翻预警机制,设计了客车绊倒侧翻指标观测器.分析比较了DB,AFS,AS这三种常用的防侧翻执行机制的优缺点,结合经典控制算法PID反馈原理加上DB+AFS集成控制策略设计了客车绊倒性侧翻控制器.通过汽车行业标准软件TruckSim和系统仿真软件MATLAB/Simulink对侧翻指标观测器和防侧翻控制器进行联合仿真,表明所设计的客车绊倒性侧翻预警与控制系统能准确预测到客车侧翻失稳时机并实施有效的控制防止客车侧翻.     

汽车准静态侧翻的仿真分析

根据汽车侧翻理论,建立了汽车在行驶过程中的准静态侧翻模型,推导了侧翻因子的计算公式。结合相关的汽车结构参数进行了仿真,分析了影响汽车侧翻的各种因素,为优化汽车结构并提高汽车侧翻稳定性提供科学的理论依据。     

基于Matlab最优控制主动悬架 对汽车侧翻稳定性仿真分析

汽车侧翻是常见的交通事故之一,车身侧倾角在很大程度上影响着汽车的操纵稳定性和乘坐舒适性。通过借助Matlab/Simulink建立四自由度的1/2汽车主、被动悬架模型,分析汽车在不同转弯半径、不同行驶路面以及紧急突发急转弯情况下侧倾角加速度、侧倾角、车身垂向加速度以及侧翻因子。结果表明:在车辆正常转弯时,主动悬架可以很好地降低车辆的侧倾角加速度、侧倾角和车身垂向加速度,且路面对侧翻因子影响较大;在遇紧急情况急转弯时,主动悬架不仅可以大大降低车辆的侧倾角加速度、侧倾角和车身垂向加速度,还可以大幅度降低侧翻因子,有主动悬架的车辆侧翻因子均方根值比被动悬架车辆下降39.04%,很大程度上改善汽车的操纵稳定性、乘坐舒适性及侧翻稳定性。     

基于等效晃动模型的液罐车防侧翻控制策略

为提高公路液罐车行驶稳定性,减少由其侧翻引起的事故,将液罐内液体货物的晃动等效为单摆运动,结合3自由度车辆模型建立了液罐车等效晃动动力学模型,并提出了基于差动制动的液罐车防侧翻控制策略。通过Trucksim/Simulink联合仿真,比较了不同车速、阶跃工况下,装载等质量的液体货物与固体货物的液罐车的状态变量数值大小,由此证明液体晃动对车辆运动的影响;比较了液罐车在阶跃工况与鱼钩工况下有、无主动控制情况时的状态变量值,证明了本文防侧翻控制策略的有效性。     

轮毂液压混合动力商用车主动防侧翻控制

针对轮毂液压混合动力重型商用车功能特点,提出了基于前轮轮毂液压泵/马达差动制动的主动防侧翻控制算法。首先,建立重型车辆线性二自由度模型,根据线性二次型最优控制原理设计主动防侧翻控制器,并决策最优横摆力矩;其次,结合轮毂液压混合动力系统特点,利用安装于车辆前轮的二次元件液压泵/马达再生制动实现前轮主动制动,并设计液压泵/马达再生制动转矩前馈+反馈控制器;最后,利用TruckSim与AMESim仿真软件分别建立整车模型以及液压系统模型,并基于MATLAB/Simulink建立主动防侧翻控制算法,通过MATLAB/Simulink、Trucksim和AMESim三软件搭建联合仿真平台,选取阶跃转向和鱼钩转向两种典型转向工况进行仿真验证。结果表明,所提出的主动防侧翻控制算法能够有效提高车辆侧倾稳定性,且利用前轮轮毂液压泵/马达实现主动制动时可以有效回收部分制动能量,提高车辆经济性。     

基于液固双向耦合的罐式半挂车侧翻阈值辨识

为了研究动态条件下液体晃动对于罐式半挂车侧倾稳定性的影响,基于Trucksim和Fluent建立了液固双向耦合仿真模型,并推导了其瞬时液体质心运动轨迹求解方程,在双移线工况下针对不同充液比、不同车速得出侧向力和侧倾力矩变化曲线,分析了液固耦合变化规律;利用微元法思想提取了液体质心,得出了不同充液比下罐内液体质心运动轨迹变化规律,并选取车辆侧倾角和侧向加速度作为侧翻阈值指标对罐式半挂车在该工况下的侧翻阈值进行辨识。结果表明:在充液比较低时,液体晃动对罐式半挂车侧倾稳定性影响占主导地位,且在充液比0.6左右时其侧翻阈值最低,在较高充液比范围液体总质量对车辆侧倾稳定性影响较大。研究结果可为后续罐体优化设计及防侧翻控制策略开发提供理论参考。     

世界领先的防侧翻控制系统

美国德尔福集团推出世界领先的防侧翻控制系统——第三代自动稳定杆系统（ASBS）．成为迄今为止首个能够实现中心交叉控制的系统。与现有技术相比,新型ASBS具有更好的控制感、更完善的车辆动态性能、更佳的舒适性和更强大的协调能力。有了第三代技术．可以通过侧翻控制系统调整车辆的操控性能和驾驶性能．并在车辆加速时．     

线控转向汽车横摆角速度增益优化设计

为了解决汽车线控转向系统(SBW)转向角传动比的设计问题,对SBW汽车横摆角速度增益值优化方法进行了研究。在建立整车动力学模型和驾驶员模型的基础上,从人-车闭环系统角度出发,采用汽车操纵稳定性综合评价体系中的轨迹跟踪误差评价指标、驾驶员操纵负担的评价指标、侧翻危险性评价指标和侧滑危险性评价指标并与遗传算法相结合,在典型车速下对汽车横摆角速度增益值进行了优化。试验结果表明,采用优化后横摆角速度增益值设计的SBW转向传动比可有效地提高汽车操纵性,减轻驾驶员负担。     

匹配机械弹性车轮的汽车稳定性分析

为深入研究匹配机械弹性车轮(MEW)的某越野车的横摆与侧翻稳定性,利用刷子理论模型,建立MEW纵滑与侧偏理论模型;利用平板式轮胎力学特性试验台分别对MEW和普通子午线充气轮胎进行了对比试验,验证了理论模型的正确性.以横摆角速度和预测载荷转移率(PLTR)分别作为横摆稳定性和侧翻稳定性的评价指标,并建立匹配MEW的整车非线性Carsim仿真模型,基于相平面分析方法研究MEW侧偏力学特性对汽车横摆与侧翻稳定性的具体影响规律.结果表明:MEW与子午线充气轮胎侧偏特性曲线的变化趋势基本一致,侧向力峰值基本相同,但MEW的侧偏刚度较大,匹配MEW的整车侧翻稳定性较好,横摆稳定性较差;增大MEW的侧向力峰值的同时适当减小侧偏刚度值,可以提高匹配MEW汽车的横摆与侧翻稳定性.研究结果可为车轮侧偏性能的改进及车轮结构优化提供相应的理论依据.     

重载车辆转向安全性研究

为有效分析重载车辆的转向安全性,利用拉格朗日方法建立了整车转向模型和侧向平衡方程,定义侧翻余量和侧滑余量,并对侧翻和侧滑的顺序进行判定。在此基础上分析了路面横向附着系数等因素与车辆转向时侧向平衡性的关系,并进一步揭示了重载车辆侧倾和横摆惯性积对稳定性的影响。最后对某型实际重载车辆的转向特性进行了仿真验证,发现路面横向附着系数主要影响侧滑,车身质心高度和轮距宽度的比值主要影响侧翻,惯性积会影响系统的稳定性。     

Rollover prevention control for a four in-wheel motors drive electric vehicle on an uneven road

When a four in-wheel motors drive electric vehicle with a specific wheels mass is running on an uneven road and transient steering occurs in the meantime, the joint action of the large unsprung dynamic load and the centrifugal force may cause the vehicle to rollover. To avoid the above accident, a rollover prevention control method based on active distribution of the in-wheel motors driving torques is investigated. First, the rollover evolution process of the four in-wheel motors drive electric vehicle under the described operating condition is analyzed. Next, a multiple degrees of freedom vehicle dynamics model including an uneven road tyre model is established, and the rollover warning threshold is determined according to the load transfer ratio. Then, the hypothesis of the effects of unsprung mass on the vehicle roll stability on a plat road and on an uneven road is verified respectively. Finally, a rollover prevention controller is designed based on the distribution of the four wheels driving torques with sliding mode control, and the control effect is verified by simulations. The conclusion shows that, once the wheels mass does not match road conditions, the large unsprung mass may play a detrimental role on the vehicle roll stability on an uneven road, which is different from the beneficial role of large unsprung mass on the vehicle roll stability on a plat road. With the aforementioned rollover prevention controller, the vehicle rollover, which is caused by the coupling effect between large unsprung dynamic load and suspension potential energy on an uneven road, can be avoided effectively.     

汽车高速紧急避障路径跟踪与主动防侧翻控制

为提高匹配机械弹性车轮汽车在高速紧急避障时的效率与安全性,在Simulink中建立了整车非线性八自由度模型,并基于车轮样机台架试验数据,利用Matlab遗传算法工具箱对机械弹性车轮模型参数进行分级辨识.综合考虑行驶车速、轨迹跟踪误差、方向盘转角以及侧翻评价指标,建立了八自由度驾驶员—汽车预瞄跟随闭环系统模型.分析了汽车在不同行驶车速时所需的方向盘角输入信息与侧翻状态响应,总结出汽车高速转向时的侧翻动态特性.为高速安全通过规划的避障路径,在转向控制驾驶员模型基础上建立了速度控制驾驶员模型,当侧翻评价指标超过安全阈值时利用制动踏板降低车速,当纵向车速小于期望安全车速时利用加速踏板提高车速.仿真分析表明建立的高速避障路径跟踪与控制策略能高效完成避障路径跟踪,同时能有效降低紧急避障时的侧翻风险.     

高速汽车弯道前方碰撞报警算法

根据稳态预测动态校正假说,提出了横向与纵向加速度综合预测算法并用于预测行驶中的汽车在将来时刻的位置。同时,提出了用虚拟道路拟合算法模拟汽车前方道路边界,用障碍物射线检测算法对汽车前方障碍物的相对位置进行判别。建立了仅以雷达为前方道路交通环境传感器的高速汽车弯道前方碰撞报警算法。仿真结果表明,所建立的算法能够在弯道情况下正常给出警报信息,起到预警的功能。     

基于电控液压制动装置的车辆主动报警/避撞系统

为预防道路尾随相撞事故,开发了一种基于电控液压制动装置的车辆前向报警/避撞系统。该系统根据前方车辆和自车的运动状态,基于碰撞时间实时判断尾随相撞危险度。在危险情况下,系统通过视听觉报警为驾驶员提供警示,并以电控液压制动的方式实现车辆的主动避撞。利用电控液压制动装置搭建了实验平台,对制动压力控制效果进行了验证。将系统安装于试验样车,实车试验结果表明,该系统能为驾驶员提供分级碰撞报警警示和制动辅助,以提高行车安全性。