不同冲击度约束下智能汽车换道轨迹优化

这里研究在不同冲击度约束下智能汽车换道轨迹的优化问题.采用五次多项式作为车辆的换道轨迹模型,以自车速度、加速度以及冲击度为约束条件,兼顾车辆换道过程的安全性、舒适性和效率,用序列二次规划(SQP)算法对换道轨迹进行优化求解,得到最优换道运动轨迹;为研究冲击度约束设置对换道的影响,设计了换道轨迹求解的图形用户界面,根据换...     

车速与前轮转角的极限关系分析

针对车辆行驶时前方突然出现障碍物,车辆紧急转向避撞的工况,为保证车辆安全稳定,分析车辆转向过程中车速与前轮转角间的极限关系。首先对最大侧向加速度法以及最小总方差法进行理论分析,通过具体实例对两种方法进行比较。然后采用ADAMS/CAR建立车辆虚拟样机模型,对其进行角阶跃动力学仿真,在保证车辆转向稳定的条件下,获取车速与前轮转角间的极限关系,并与理论分析进行比较,得出三种方法的优缺点以及适用情况,为先进驾驶辅助系统或无人驾驶提供理论依据。     

驾驶员理想转向盘力矩特性研究

对驾驶员理想转向盘力矩的影响因素进行分析,提出了一种用以描述稳态转向工况的驾驶员理想转向盘力矩模型。针对三款不同型号车辆进行驾驶员转向盘力矩道路试验, 建立了中国西南地区驾驶员理想转向盘力矩模型,研究结果表明: 一定车速下,驾驶员理想转向盘力矩是转向盘转角或者侧向加速度的增函数,但随着转向盘转角或者侧向加速度的增大,驾驶员理想转向盘力矩增大的程度减缓;一定转向盘转角或者侧向加速度下,驾驶员的理想转向盘力矩与速度近似成线性正比关系;如果车辆的体积、车重相近,道路条件相同,驾驶员理想转向盘力矩与车辆的型号无关。     

基于驾驶模拟器的驾驶员所偏好的转向盘力矩特性研究

利用ADSL开发型驾驶模拟器研究了在不同速度和侧向加速度下的中国驾驶员所偏好的转向盘力矩特性。研究结果表明，中国驾驶员所偏好的转向盘力矩与欧洲和日本驾驶员所偏好的转向盘力矩一致，随车速的增大而增大，在线性区域内（侧向加速度小于3m／s^2），随侧向加速度的增大而明显增大，在非线性区域内（侧向加速度大于3m／s^2），随侧向加速度的增大，驾驶员所偏好的转向盘力矩增大不明显。研究结果为汽车电动助力转向的助力特性设计和线控转向的路感模拟提供了依据。     

基于ESC的轻型汽车侧翻特性分析

针对轻型汽车的侧翻特性构建了汽车侧翻数学模型,以此模型选取某型号的轻型汽车建立了汽车运动学方程,分别通过稳态回转试验仿真分析和ESC试验仿真分析,得到三种不同车速条件下得到的车辆侧向加速度与SSF边界、DSF边界的比较、车辆侧翻稳定区域及车轮转角与车辆侧向加速度关系曲线。     

转向架群配置高速货运动车组车辆曲线通过动态特性研究

为了揭示我国最新研发的转向架群配置高速货运动车组车辆动力学特性,本文综合考虑车辆三系悬挂与转向架群配置的结构和功能特点,基于多体系统动力学理论,建立了转向架群配置的高速货运动车组车辆系统动力学模型。仿真分析了空、重车情况下车辆以不同速度通过曲线的轮轨动态相互作用、车辆运行安全性、车辆运行平稳性等动态性能指标。研究结果表明:①无论空车或重车在本文仿真计算的曲线工况下其各项动力学指标均在限值之内;②轮轨动态相互作用和车辆运行安全性随着速度的增加基本都呈现先减小后增大的趋势,最小值基本都在车速325km/h左右出现;③重车轮轨动态相互作用以及倾覆系数均大于空车,而脱轨系数则是空车大于重车;④车体垂向加速度以及垂向平稳性指标随车辆运行速度变化较小,横向加速度随车速增大而增大,横向平稳性指标则有先增大后减小再增大的趋势,垂向或横向平稳性指标都为优。     

商用车辆采用低速试验数据判断动态车辆侧翻的临界值

已经开发了一个确定动态车辆侧翻临界值的方法,该方法采用一侧翻平面车辆模型和以低速进行试验测量的侧向加速度为基础仿真。然后采用曲线拟合技术推断侧向加速度和前进速度的临界值。该方法采用变通道运动试验证实,并获得一个良好的相互关系。本方法很好适应确定侧翻临界值一目标试验程序,仅需要测量侧向加速度。     

视觉导航智能车辆横向运动的自适应预瞄控制

车道保持系统中车辆横向运动控制应模拟驾驶员的横向操纵行为,驾驶员根据前方道路曲率及车辆速度适时调节预瞄距离,以获得理想的路径跟踪性能。首先,以车辆二自由度动力学模型及车辆道路几何位置关系为基础,建立车-路横向动力学模型。其次,基于单点预瞄最优曲率模型设计侧向加速度PD跟踪控制器,联立车-路横向动力学模型构建横向控制闭环系统,分析预瞄距离、车速、道路曲率的变化对系统响应的影响。最后,设计模糊控制器对预瞄距离进行模糊选择以提高车辆横向控制精度和减小侧向加速度,采用遗传算法对模糊规则进行优化以使横向控制系统性能达到最优。试验表明,相对固定预瞄控制方法,自适应预瞄减小了车辆侧向加速度,且道路跟踪的方向偏差和距离偏差均得到减小。     

基于五次多项式模型的自主车辆换道轨迹规划

针对自主车辆换道时对换道轨迹平稳性和效率性的要求,设计了一种基于五次多项式模型的换道轨迹规划方法。建立车辆的五次多项式换道轨迹模型,并为其增加调节参数。以换道轨迹的平均曲率最小和长度最短为目标设计目标函数,同时考虑换道过程中的舒适性和平稳性,以车辆的横向速度、横向加速度和横摆角速度为约束条件,最后采用序列二次规划算法对参数进行优化求解。对换道轨迹进行跟踪仿真试验,仿真结果证明,轨迹规划的结果满足实际状况下的车辆换道要求,验证了换道轨迹的合理性。     

汽车主动避撞控制系统研究

针对安全行驶问题,从纵向紧急制动与侧向转向换道两方面出发,对汽车主动避撞系统进行研究。首先,围绕车辆制动过程建立安全距离模型,设计了基于模糊控制的纵向紧急制动模型。其次,设计侧向换道的触发机制,并依据等速偏移轨迹和正弦函数叠加对侧向换道的路径进行规划。最后,通过对汽车避撞运行工况进行仿真,验证了模型的有效性。     

车辆质心纵向位置变化对车辆侧向响应的影响

建立基于非线性轮胎侧偏特性的四轮车辆数值模型,考虑轮胎垂直载荷的侧向转移,用该模型计算车辆转向角阶跃输入下的侧向速度和横摆角度速度响应,计算结果表明,侧向速度稳态值随车辆质心纵向位置近似成指数关系变化,随着车辆质心的前移,侧向速度的响应越快,但超调量也随之增加。     

农用履带收割机典型路况下的动力学仿真分析

为全面分析某型农用履带收割机在典型路况下的动力学特性,以多刚体系统动力学理论为基础,建立了该型收割机的多体系统动力学模型,通过理论结果与仿真结果的对比验证了模型及方法的真实性,并在此基础上开展了B级随机路面与含垂直土丘等极限路况下的行驶动力学仿真研究。结果表明:车辆以两种典型速度通过B级随机路面时,除了少数起伏较大的位置上加速度值较大外,其他位置上的垂向加速度在3个重力加速度以下;当该收割机以典型车速通过0.1m障碍时,车速越高,车体的垂向加速度越大,车体的振动频率越大;而以典型速度分别通过0.1 m和0.15 m障碍时,车速相同情况下,随着障碍高度的增加,车体的最大垂向加速度值呈1.5~2.2倍左右的增加。所述研究方法及结果可为该类农用履带收割机的研发及改进提供参考。     

基于分轴升力反馈的汽车高速稳定性研究

目前,对汽车高速行驶时的气动升力进行研究时,仅将气动力作用于风压中心点,并不能真实可靠地反映出车辆行驶时的受力及车身动态。对此,文中以某款实际在用车型为对象,对气动升力前后轴分解后的车辆行驶稳定性进行了研究。通过前后轴升力计算公式,对HD-2风洞试验数据进行处理,分别得出车辆的前后轴升力,并将其作用于搭建的整车多体动力学模型,根据侧向位移、侧向加速度和横摆角速度3个指标分析车辆的稳定性。结果表明：将气动力分解至车辆前后轴之后,在变道工况下,车辆动态表现在工况后期变差;在紧急避障工况下,车身动态表现出明显的滞后性;在车辆稳态转向工况下,车辆呈现出转向不足现象,转弯半径增大,其中侧向加速度最大值减小了0.367 5 m/s²,横摆角速度最大值减小了1.67 （°）/s。     

基于TruckSim的搅拌运输车防侧翻控制研究

采用基于差动制动的PID控制策略,基于TruckSim和Simulink建立搅拌运输车整车模型和防侧翻控制系统,以正弦工况和不同车速下的侧向加速度、横摆角速度和侧倾角输出为研究对象,对控制系统进行防侧翻控制仿真分析。结果表明:在设定条件下,所建立的控制系统能够有效地对搅拌运输车进行防侧翻控制;随着行驶车速的提高,车辆的侧倾趋势增加,侧翻风险加大,系统控制作用更加明显。     

桥面不平引起车桥系统随机振动车速因素分析

将桥梁离散为梁单元,车辆简化为两自由度系统,桥面不平顺引起的车桥耦合振动荷载等效为虚拟激励荷载,建立移动车辆-桥梁耦合随机振动模型,运用虚拟激励法((pseudo excitation method,简称PEM)并结合模态综合叠加技术进行求解。将数值迭代结果与Monte-Carlo法对比,验证求解算法的正确性。以简支梁桥为例,在频域内对桥面不平顺引起车桥耦合随机振动的车速因素进行分析。结果表明:桥梁跨中竖向位移均方根值随车速变化较大,车速对位移和加速度功率谱曲线的1阶频率峰值和带宽影响显著;近支点加速度功率谱曲线的峰值、频率及带宽随车速变化明显。研究桥面不平顺引起的车桥耦合随机响应,车速对桥梁和车体振动影响不可忽略。     

独立驱动电动汽车质心侧偏角融合估计方法

针对传统质心侧偏角估计精度低、实时性差等问题,把四轮独立驱动电动汽车作为研究对象,提出一种基于强跟踪卡尔曼滤波及无迹卡尔曼滤波融合估计的质心侧偏角估计方法。由于汽车在侧向加速度较小时车辆动力学特性基本呈线性变化,此时通过强跟踪卡尔曼滤波快速估计,当汽车侧向加速度较大时车辆动力学特性趋于非线性变化,通过无迹卡尔曼滤波准确估计。最后将两种估计方法的数据融合,完成不同车速不同工况下对车辆质心侧偏角的估计。搭建Simulink-Carsim联合仿真平台对提出的方法进行验证,结果表明该方法在保证估计精度的同时具有较好的实时跟踪效果及鲁棒性。     

线控转向驾驶员模型反馈系数优化

线控转向系统可以根据车况灵活改变角传动比以提高汽车的操纵稳定性。基于单点预描最优曲率模型,利用车辆转向时的Ackerman几何关系和转向时的稳态横摆角速度与车辆实际横摆角速度之差和理想侧向加速度与车辆实际侧向加速度之差对车辆转向盘转角进行补偿,建立驾驶员转向模型。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总方差、方向误差总方差、车辆侧向加速度总方差、转向盘忙碌程度总方差和侧向力系数总方差所构成的综合评价指标为适应度目标函数与具有全局优化能力的粒子群优化算法相结合对参数进行优化,并将其与参数优化前结果进行对比。试验结果证明了粒子群优化算法的有效性,该算法能够改善操纵稳定性,使优化后的结果能更精确地控制车辆跟随预定的路径。     

矿用汽车整车稳态转向特性建模分析

准确的整车模型对车辆稳态转向特性研究具有重要影响,综合考虑具体研究的内容和计算分析的复杂程度,以四自由度的车辆模型为基础对矿用汽车的稳态转向特性进行分析。建立矿用汽车所采用的18.00-25工程轮胎的侧偏特性模型,用于车辆操纵稳定性分析;在前后悬架侧倾特性分析的基础上,建立了整车稳态转向工况的分析模型,以车身侧倾时各轮垂向载荷重新分配的情况为依据,研究车辆悬架对稳态转向特性的影响;通过几何图解方法分析车架扭转对整车侧倾的影响;对车辆的稳态转向特性进行评价。结果表明:车架对操纵稳定性的影响程度随车辆侧向加速度的增大而增大,且适当提高车架刚度有利于改善操控稳定性;该车中性转向点侧向加速度和不足转向度基本能够满足要求,车身侧倾度与普通车辆相比较小。     

侧风影响下车辆侧翻倾向性虚拟试验研究

侧风影响下的车辆侧翻事故虽然所占比例不大,但伤亡率较高,文中以某轿车和某客车车型为基础,运用机械系统动力学软件ADAMS/Car建立了相应的仿真模型并进行虚拟试验。通过侧风影响下车辆侧翻倾向性虚拟试验分析了两种车型在不同车速和风速条件下的侧向加速度和方向盘转角,给出了各条件组合下车辆侧向加速度的峰值,探讨了两种车型的侧翻倾向性。通过双因素方差分析揭示了风速和车速对两种车型侧翻的影响,表明这两种因素对不同车型的侧翻影响程度不同,对大客车而言,两种因素对侧翻倾向性有同等程度的影响,而对轿车来说,车速的影响程度高于风速的影响。该研究结果为侧风环境中行车安全措施的制定提供理论依据。     

EPS助力曲线设计

对汽车助力转向控制系统进行分析,研究不同车速下驾驶员理想转向盘力矩随方向盘转角、侧向加速度变化规律。分析了不同助力曲线的优缺点,提出了一种新的助力函数形式,设计了汽车的EPS助力特性曲线,阐述其设计原理及过程,并通过MATLAB分段拟合出车速感应系数及助力曲线图形。分析表明该新型助力曲线更符合汽车转向系统的要求。