半挂汽车列车高速侧倾稳定性控制研究

针对半挂汽车列车高速行驶易发生侧倾失稳现象,提出了一种挂车主动转向控制方法。建立挂车主动转向半挂汽车列车的五自由度动力学模型,基于最优控制技术设计了主动转向控制器。利用MATlAB软件编写了基于单点预瞄驾驶员模型的闭环运动仿真程序,对半挂汽车列车进行了运动学和动力学仿真研究。研究表明,挂车主动转向可显著提高半挂汽车列车的侧倾稳定性,但也在一定程度上牺牲了挂车的路径跟踪性能和汽车列车的横摆稳定性能。     

汽车列车多轴转向控制方法及仿真研究

汽车列车具有容量大、单程车流运送率高等优点,可有效解决现有城市交通拥挤问题,以满足城市居民因工作与生活出行的乘车需求。但随着汽车列车长度的增加,车辆运动灵活度下降,汽车列车的操作难度增大,因此对汽车列车的转向控制方法进行研究。基于虚位移和虚功原理建立汽车列车的一般动力学方程,提出一种适用于该车型的多轴协同转向控制方法,并构建Lyapunov函数,采用Lyapunov直接法证明汽车列车能够沿目标路线行驶。以3车厢4车轴的汽车列车为例,建立仿真模型,分别对阶跃路线、正弦路线进行跟踪控制,仿真结果证明提出的汽车列车多轴转向控制方法,能够控制汽车列车跟踪多种目标路线行驶。     

随动转向半挂汽车列车机动性分析

针对半挂汽车列车低速机动性差和半挂车第三轴轮胎磨损严重的问题,可将半挂车第三轴设计成随动桥。基于对随动桥基本结构和转向原理的分析,在Adams/Car软件中建立了普通半挂汽车列车和随动转向半挂汽车列车整车模型。对建立的两个整车模型进行360°转弯和转向盘角阶跃转向运动试验,仿真结果表明:随动桥可减小半挂汽车列车的偏移距和通过宽度,提高半挂车第三轴的轨迹跟随能力,可有效提高半挂汽车列车的转向机动性和减轻半挂车第三轴轮胎的磨损。     

四轮转向半挂汽车列车直接横摆力矩的模糊控制

引入Gim轮胎模型建立了四轮转向半挂汽车列车的非线性动力学模型.提出了四轮转向直接横摆力矩的集成控制方案,以零侧偏角为控制目标确定了半挂汽车列车牵引车后轮转角,以牵引车横摆角速度为控制变量,基于模糊控制技术设计了直接横摆力矩模糊控制器.借助Matlab/Simulink,对该控制器的有效性进行了验证.仿真结果表明,高速大转向时,四轮转向直接横摆力矩集成控制器能得到较好的输出响应,显著提高了半挂汽车列车的操纵稳定性,使驾驶员能够对半挂汽车列车进行正常操纵.     

四轮转向半挂汽车列车鲁棒最优保性能控制

引入Gim轮胎模型建立四轮转向半挂汽车列车的四自由度非线性动力学模型。考虑轮胎侧偏刚度的不确定性,提出四轮转向半挂汽车列车直接横摆力矩的鲁棒最优保性能控制方案,基于模型追踪控制技术推导了直接横摆力矩的鲁棒最优保性能控制器。借助Matlab/Simulink软件,以建立的非线性动力学模型为平台,对该控制器的有效性进行了验证。仿真结果表明,高速大转向时,与传统二次最优控制相比,四轮转向鲁棒最优保性能控制方案可获得更好的控制效果,可显著提高半挂汽车列车的操纵稳定性。     

车身扭转柔性对半挂汽车列车侧翻影响的仿真分析

首先建立牵引车和半挂车的刚性车身半挂汽车列车模型,然后考虑车身的扭转柔性,将牵引车和半挂车的簧载质量分为前、后两部分,并建立各部分相互作用的方程,从而建立柔性车身半挂汽车列车模型。在MATLAB软件中建立半挂汽车列车的仿真模型,以横向载荷转移率和悬架侧倾角为判断指标,在角阶跃转向工况和鱼钩转向工况下分别对刚性车身和柔性车身半挂汽车列车模型进行仿真。对比仿真结果可知,车身的扭转柔性对半挂汽车列车的侧翻有较大影响。     

基于铰接角度稳定域与可行域的半挂汽车列车直线倒车控制研究

针对半挂汽车列车在倒车行驶时的不稳定开环工况造成的跟随期望直线倒车困难问题，提出基于铰接角度稳定域与可行域的半挂汽车列车直线倒车控制策略；在倒车过程中分析铰接角度、半挂车位姿角和轴线偏移距等参数的相互耦合关系以及上述参数对半挂汽车列车倒车稳定性与可行性的影响；确定半挂汽车列车随期望直线倒车时的铰接角度稳定性区域与可行性区域，并基于半挂汽车列车铰接角度稳定性区域与可行性区域制定半挂汽车列车直线倒车控制策略；采用变论域模糊控制进行直线倒车路径跟踪控制，并基于ADAMS和Matlab/Simulink进行联合仿真以及实车试验。仿真与试验结果表明，所提出的基于铰接角度稳定域与可行域的半挂汽车列车直线倒车控制策略可使半挂汽车列车精准实现对于期望直线倒车的路径跟踪，有效地避免在倒车过程中出现折叠、碰撞等问题、从而大大降低直线倒车操作难度。     

四轮转向半挂汽车列车横向稳定性的模糊PID控制

提出直接横摆力矩与四轮转向集成的控制方案。建立了四轮转向半挂汽车列车的四自由度非线性动力学模型,以零侧偏角为控制目标确定半挂汽车列车牵引车后轮转角,以牵引车横摆角速度为控制变量,基于模糊PID控制技术设计了直接横摆力矩模糊控制器。借助Matlab/Simulink软件,对该集成控制器的有效性进行了验证。仿真结果表明,高速大转向时,该四轮转向直接横摆力矩集成控制器能得到较好的输出响应,牵引车质心侧偏角、横摆角速度,半挂车横摆角速度及牵引车与半挂车的中心线夹角响应均能很快稳定,可显著提高半挂汽车列车的操纵稳定性。     

低附着路面转弯工况下半挂汽车列车横向稳定性控制

针对低附着路面半挂汽车列车转弯稳定性差的问题,依据车辆动力学和控制理论对半挂汽车列车转弯控制策略进行分析研究.应用TruckSim软件建立包括传动系统、转向系统、制动系统、悬架系统、空气动力学、轮胎、车体7大子系统的半挂汽车列车模型,并在MATLAB/Simulink中建立ESP和AFS集成控制器,采用联合仿真方式对低附着路面转弯时车辆的稳定性进行分析.结果 表明:提出的AFS和ESP的集成控制策略有效地提高了半挂汽车列车在低附着系数路面转弯工况的横向稳定性,避免了侧滑、折叠等失稳现象.     

汽车列车技术现状及发展趋势研究

本文介绍了我国汽车列车的发展现状,及其在公路运输中起到的重要作用。同时阐述了全挂汽车列车及半挂汽车列车的自身优势,并对我国汽车列车未来的发展趋势进行了分析及展望。汽车列车目前正向着大型化、专业化、电子化、智能化的方向不断发展。     

重型半挂汽车列车主动转向控制策略研究

为了提高重型半挂汽车列车的高速操纵稳定性,基于模糊控制和PID理论,提出了一种牵引车加挂车主动转向控制策略。首先,在MATLAB/Simulink软件中建立三轴重型半挂汽车列车的三自由度线性模型,并对模型有效性进行验证;其次,以三自由度线性模型与TruckSim非线性模型的牵引车横摆角速度偏差及偏差变化率为输入,设计了牵引车后轮主动转向模糊控制器,同时,以挂车横摆角速度偏差设计了挂车车轮主动转向PID控制器;最后,利用MATLAB/Simulink与TruckSim进行联合仿真,分别对牵引车加挂车主动转向控制、牵引车主动转向控制和传统无控制车辆进行双移线工况及重型铰接式车辆后部放大(Rearward Amplification, RWA)性能测试。结果表明,所设计的牵引车加挂车主动转向控制策略相比传统无控制车辆优势明显,有效减小了车辆横摆角速度、质心侧偏角和铰接角等值,牵引车与挂车最大横向位移偏差分别降低了13.75%和29.17%,且RWA比率降低了13.32%,显著提高了重型半挂汽车列车的高速路径跟踪性能及操纵稳定性能。     

雷达半挂汽车列车机动运输设计中的若干性能参数分析

针对半挂汽车列车的动力性、机动性、通性、稳定性、制动性等涉及的相关参数进行定性或定量的分析,并在假设牵引车、半挂车绕同一转向中心转向且为纯滚动的条件下,通过几何关系式,推导出半挂汽车列车转弯半径、通道宽度等计算公式。另外结合地面雷达车的运载特点和国、军标的相应要求,提出了在具体工程设计中应注意的事项。     

超长型半挂车转向机构优化设计

从半挂汽车转向运动学关系出发，解决了重型汽车改型为超长半挂车的转向机构设计问题。首先对牵引车的转向机构进行优化设计，优化目标是最大程度地减少轮胎的磨损。同时分析了半挂汽车转弯时的运动学特征并确定了半挂车轴距的长度，以保证整个半挂汽车的稳定行驶。     

半挂汽车列车横向稳定性的模糊控制

引入Gim轮胎模型建立了半挂汽车列车的非线性动力学模型。以牵引车横摆角速度为控制变量,提出了半挂汽车列车直接横摆力矩的模糊控制方案,基于模糊控制技术设计了模糊控制器。借助MATLAB／Simulink,以建立的非线性动力学模型为平台,对该控制器的有效性进行了验证。仿真结果表明,高速转角大转向时,直接横摆力矩的模糊控制器能保证半挂汽车列车的侧向稳定性。     

二次型最优控制的半挂汽车列车主动侧倾控制算法研究

针对半挂汽车列车的侧倾稳定性问题,建立了八自由度的半挂汽车列车动力学模型,并以线性二次型调节器（linear quadratic regulator,LQR）为基础,提出了一种基于回路传输恢复技术（loop transfer recovery,LTR）的线性二次型高斯（linear quadratic guass,LQG）最优控制算法。设计了局部状态反馈控制器,实现某车速下的侧倾控制,并进行了该车速下阶跃转向工况的车辆仿真分析。仿真结果表明：LQG／LTR控制器具有良好的抑制干扰噪声的能力和较好的鲁棒性,有效提高了半挂汽车列车的侧倾稳定性。     

重型车前桥转向角度检具的优化设计

正前桥是汽车整体结构中的重要组成部分,它主要通过悬架和车架相连,依靠安装在两端的汽车车轮支撑并传递轮胎、车架、地面之间的各种作用力,并在行驶中通过转向横拉杆拉动转向节来回摆动来实现汽车的转向。汽车转弯半径大小主要通过控制前桥总成的转向角实现(转向角是汽车前桥在汽车转向行驶过程中,车辆轮胎能够转到的极限角度),前桥总成     

本刊2021年第10期要目预告

正基于知识图谱的工艺推理系统双电机电动汽车驱动防滑转控制策略研究重型半挂汽车列车主动转向控制策略研究     

基于Trucksim软件的汽车列车动力学模型验证研究

首先基于MATLAB/SIMULINK软件建立半挂汽车列车的横摆侧倾运动学模型,然后基于Trucksim软件仿真平台对所建立的动力学模型进行验证。验证结果表明,所建立的横摆侧倾运动学模型精度满足要求,可用于汽车列车挂车主动转向控制器设计研究。     

现代汽车的全液压式转向机构设计

控制汽车行驶方向的转向系统与汽车的操纵稳定性最为密切,而车的转向系是用来改变或保持汽车行驶方向的装置,由转向控制机构、转向传动装置、转向轮和专用机构组成。为了提高转向性能,当前现代汽车的全液压式转向机构应用比较多。本文首先概述了现代汽车转向机构的设计要求,分析了全液压式转向机构的结构与工作特性,验证了现代汽车的全液压式转向机构的助力特性,通过稳态回转试验探讨了现代汽车的全液压式转向机构的价值。     

半挂汽车列车横向稳定性鲁棒H∞最优控制

为了保证极限工况下的半挂汽车列车的横向稳定性,选取牵引车质心侧偏角、横摆角速度、半挂车横摆角速度及牵引车与半挂车的中心线夹角为控制变量,利用鲁棒H∞最优控制理论解决轮胎侧偏刚度的不确定性,设计了直接横摆力矩的鲁棒H∞最优控制器。基于半挂汽车列车的非线性动力学模型,在Matlab/Simulink软件中对该控制器在不同路面下的有效性进行了验证。仿真结果表明,高速大转向时,相比传统二次最优控制,直接横摆力矩的鲁棒H∞最优控制方案能更好地适应路面变化,可获得更好的控制效果,具有较强的鲁棒性。