基于综合控制的多轴车辆电控液压转向系统

针对某8×2重型货车,建立了阀控缸的二自由度多轴车辆转向动力学模型。使用门限阈值控制及基于RBF神经网络的PID在线整定控制方法,以操纵稳定性和轮胎磨损最优为控制目标,在MATLAB/Simulink中进行仿真,得到了20km/h和50km/h时横摆角速度、质心侧偏角、侧向加速度在第一轴转角阶跃输入下的时域响应,并进行了bode图的频域分析。同时对比了开环控制、PID控制、RBF神经网络整定PID控制下,第三轴转角在行驶及原地转向时的阶跃时域响应。仿真结果表明,车辆具有较好的操纵稳定性和轮胎抗磨性。     

基于PID控制的混合动力客车循环球式EPS建模与仿真

建立了混合动力客车用循环球式电动助力转向系统(EPS)主要模块的数学模型,并在此基础之上,结合汽车二自由度模型得出EPS系统动力学方程。助力电机采用PID控制,结合汽车操纵稳定性判据,对所建立的模型稳定性进行判断。通过改变PID控制系数,得到控制系数对汽车操纵稳定性的影响规律。     

考虑车身侧倾的四轴车辆操纵稳定性模型研究

为掌握四轴车辆操纵稳定性的基本特性,基于动量定理和动量矩定理,建立了三自由度操纵稳定性模型,该模型考虑了车身侧倾对车辆操纵稳定性的影响,较二自由度模型能够更真实地反映实际的四轴车辆运动情况。通过对所建立的四轴车辆操纵稳定性模型进行前轮转角阶跃输入响应进行仿真,分析了质心高度、质心前后位置、悬架等效侧倾角刚度、车身质量等车辆参数的变化对车辆操纵稳定性的影响,为车辆优化设计提供理论基础。     

基于虚拟样机技术的多轴转向车辆建模与仿真分析

为提高目前多轴转向车辆模型的精确度,以三轴车辆为研究对象,利用虚拟样机技术,在ADAMS/CAR中建立了三轴全轮转向车辆的动力学模型,依据三轴全轮转向车辆的零质心侧偏角转角控制策略,对全轮转向进行了相应设置。为验证车辆的操纵稳定性能,对其进行了仿真分析,主要考查其在低速大转角和高速小转角行驶情况下的响应特性,并与传统的前轮转向车辆进行了对比,结果表明全轮转向车辆在低速转弯时机动性高,中高速转向时稳定性好。     

基于全状态观测器状态反馈的多轴转向极点配置

提出了一种利用观测器进行状态重构并利用重构状态进行反馈配置极点来改善多轴转向车辆性能的方法。建立了多轴转向车辆二自由度（2DOF）模型,基于系统输入和易测得的横摆角速度设计全状态观测器重构侧偏角,并根据系统希望极点和重构状态,设计状态反馈控制器进行极点配置。通过仿真验证,观测器能准确跟踪车辆状态,转向反应迅速而平稳,且在后轮转角±5°范围内具有鲁棒性,控制效果明显优于PID控制的控制效果。结果表明,控制器能有效改善多轴转向车辆动态品质,提高操纵稳定性。     

汽车转向回正性能仿真分析

回正能力是汽车操纵稳定性的一个重要方面。建立了转向系统二自由度动力学模型与整车转向二自由度动力学模型,用MATALAB／Simulink对转向回正过程中的横摆角速度进行了动力学仿真计算。对影响回正性能的主要因素进行了详细分析。回正性能试验的实质是转向盘力阶跃输入下汽车的响应,它和转向盘角阶跃输入相似,可以用来研究汽车的操纵稳定性。汽车车速、转向系统扭转刚度和主销后倾角对回正性能的影响较大,而转向系统的粘性摩擦系数对回正性能的影响相对较小。     

四轮转向车辆后轮转角模糊控制器的研究

为了增强车辆转向时的操纵稳定性,建立了包含侧向运动、横摆运动、侧倾运动三个自由度的四轮转向车辆三自由度动力学模型。以前轮转角和车速作为输入,利用模糊控制理论,建立了决策后轮转角大小的模糊控制器。最后运用Matlab/Simulink软件,进行前轮角阶跃试验,并与基于比例控制、反馈控制的四轮转向车辆进行对比仿真。仿真分析结果表明:所建立的四轮转向车辆后轮转角模糊控制器能够有效地缩短车辆到达稳定状态的时间,并能有效地减小质心侧偏角、横摆角速度以及侧倾角的稳态值,从而有效地提高了车辆中高速转向时的操纵稳定性。     

双前桥液压助力转向系统及动态特性研究

针对四轴重型车的车身长、吨位大等特点易引起转向稳定性和助力性能差的问题,提出一种双前桥助力转向系统设计方案。设计出对称布置轮胎一侧的六连杆一桥转向机构、八连杆二桥转向机构,开发出由双回路助力系统和双前桥转向机构组成的新型双前桥液压助力转向系统。根据阿克曼原理推导双前桥各轮偏角关系式,在最小转弯半径下确定双前桥各轮转角,减少轮胎磨损。建立2自由度四轮单轨模型,分析其基本操纵稳定性。基于轮胎原地转向阻力矩的经验公式,利用ADAMS和AMESim联合仿真技术,完成从方向盘到轮胎的机-液耦合模型建立及联合仿真接口文件生成,实现多领域建模及协同仿真。分析在方向盘转矩阶跃输入原地转向情况下液压助力转向系统的助力油压、轮胎偏转角度、转向响应时间等动态特性,验证了设计方案的合理性。     

汽车液压助力转向系统对操纵稳定性影响的试验研究

课题组在定远试验场进行了汽车液压助力转向系统在角阶跃输入和角脉冲输入下对操纵稳定性影响的试验研究.试验获得了在转角阶跃和转角脉冲输入下液压助力转向系统各参数的时域响应,研究表明汽车液压助力转向系统在角阶跃和角脉冲输入下具有一定的时间延迟,影响汽车的操纵稳定性.     

考虑转向速度的汽车操纵稳定性分析

汽车转向时前轮的转向速度对汽车的操纵稳定性具有确实的影响.通过动力学分析建立汽车的操纵稳定性的3自由度模型,提出考虑转向速度时的轮胎侧向力模型,推导出前轮转角输入与相应输出之间的传递函数矩阵,使用传递函数矩阵估计方法对与轮胎侧偏角加速度、侧偏角速度和侧偏角等相关的轮胎侧偏特性参数进行辨识和计算.试验数据验证了实车的整车模型和轮胎侧向力模型有很高的准确性.分析转向速度对汽车的操纵稳定性的影响,结果表明前轮的转向速度在一定范围内对汽车侧向加速度、横摆角速度和车身侧倾角有明显的影响,而且程度各不相同,正常转向时,转向速度的变化对汽车的动力学特性有较大的影响.     

多桥转向全路面起重机操纵稳定性研究

根据汽车起重机多桥转向系统的动力学方程普适公式，建立了MATLAB／Simulink仿真模型，分析了多桥转向各桥的转向比关系，并以三桥转向为例，对前轮转向和多桥转向在时域比较分析，其中多桥转向采用零侧偏角比例控制策略。分析结果表明，采用零侧偏角比例控制多桥转向，可以使系统在任意速度下的侧偏角稳态值为零，转向过程更平稳；并且使横摆角速度的稳态值变化范围减小，驾驶员操作更舒适，显著改善了系统的操纵稳定性。     

Multi-axle dynamic steering system of truck-howitzer

A two-degree-of-freedom (2-DOF) steering model of multi-axle vehicle was established. The steering center position, the relationship between the steering angle and the vehicle velocity, and the minimum turn radius were deduced on the basis of the proportional control with a zero sideslip angle. Results indicate that the system stability is decided by the vehicle barycenter position and the lateral stiffness of a tire. Under this control, the steady value of the lateral acceleration is obviously diminished and the yaw angular velocity changes little under any vehicle velocity. The system rapidly responds, the vehicle smoothly steers, and its handling stability is prominently improved. __________ Translated from Journal of Jilin University, 2006, 36(3): 321–326 [译自: 吉林大学学报]     

两种输入控制模型下的汽车非线性运动稳定性分析

在汽车转向运动力矩输入控制模型和转角输入控制模型基础上,考虑了轮胎侧向力的非线性,研究了汽车在不同附着系数路面上的运动稳定性,定量地揭示和比较了汽车转向力矩输入控制模型与转角输入控制模型运动稳定性的内在规律性和相互关系,以及轮胎侧向力非线性对汽车运动稳定性的影响。实例表明,利用本文的运动稳定性分析方法,可以指导汽车辅助转向系统的优化设计,从而改善汽车的操纵稳定性能。     

FLEXIBLE 2-DOF STEERING MODEL OF MULTI-AXLE HEAVY-DUTY VEHICLE

A flexible two degrees of freedom (2-DOF) steering model of multi-axle vehicle (MAV) is presented with considering the effect of frame flexibility based on the classic 2-DOF model. A method to calculate the frame flexibility is derived by using three moments equation. The steering stability of MAV is analyzed. The steering performance of MAV is also researched in frequency domain. Simulation results show that the dynamic effects of flexible model are more severe than rigid model and the flexible effect of frame will weaken the steering stability of MAV. Different disposals of steering axles lead to different steering characteristics of MAV. The in-phase steering mode improves the steering characteristics and stability at high speed. The anti-phase steering mode increases the steering mobility at low vehicle speed.     

四轮车辆二自由度转向模型研究

针对车辆操纵稳定性研究中常用的两轮二自由度模型存在的问题,提出了四轮二自由度模型,应用Matlab/Simulink对四轮模型与两轮模型进行了对比分析.仿真计算表明,四轮模型在不同转向角、不同车速以及轮胎线性和非线性条件下均能很好地描述车辆的操纵稳定性.     

多轴车辆线控液压转向系统设计及转角控制

为减小多轴转向车辆货厢部位的第三轴转向轮转向磨损,要求该车轮与驾驶室部位的前转向轮转角关系满足阿克曼转向原理。针对某型号8×2四轴重型车辆,设计出一种第三轴线控液压转向系统,并建立其动力学模型,设计了基于指数趋近律的滑模控制器对第三轴转向轮转角进行控制,选取典型工况对所设计的控制器进行了仿真分析,并进行实车试验验证。研究结果表明：基于指数趋近律的滑模控制比基于比例切换函数的滑模控制及开环控制响应更快速、趋近目标值时间及超调持续时间更短、稳态差值更小;与采用机械液压转向系统相比,安装基于该控制器的线控液压转向系统不仅能显著提高第三轴轮胎的转向抗磨损性能,同时也改善了整车的转向性能。     

基于降阶观测器的四轮转向车辆随动操纵瞬态稳定性分析

对复杂的四轮转向车辆控制系统数学模型进行分析，考虑在实际车辆中质心侧偏角等量难以直接测量，提出一种基于降阶观测器的四轮转向车辆随动操纵最优控制策略，以车辆转向时的质心侧偏角和横摆角速度等为被控制量，应用最优控制理论设计反馈控制系统进行高速行驶下的瞬态操纵动态仿真，结果表明，基于降阶观测器的系统状态向量能很好地跟踪驾驶员发出的操纵指令，车辆瞬态操纵稳定性和安全性得到有效提高。     

考虑迟滞行为的重型车辆轮胎原地转向阻力矩研究

重型车辆原地转向阻力矩是影响其转向系统设计与控制性能的关键参数之一,精确可靠的阻力矩模型对提升转向驱动系统的设计水平、稳定性与控制能力有重要作用。为建立可精确复现实际转向工况的阻力矩模型,将轮胎转向时胎面单元变形产生的弹性迟滞摩擦力与Maxwell迟滞模型结合,提出考虑轮胎迟滞行为的原地转向阻力矩模型,可对轮胎任意换向下的阻力矩进行有效预测。基于重型车辆单轴转向系统测试台,试验探究转向频率、转向角幅值和垂直载荷对阻力矩的影响规律;基于典型迟滞行为设计系统转向角输入,明确原地转向阻力矩模型对擦除特性、多值特性、同余特性和返回点记忆性的复现能力与其实际迟滞行为。试验结果表明,该模型可以复现擦除特性、同余特性和多值特性的典型迟滞行为,这与标准迟滞系统一致,具有普遍性,但重型车辆转向阻力矩在返回点记忆特性上存在特殊性,即仅在轮胎回转角大于蓄力角度时才表现出良好的返回点记忆特性。综上可为重型车辆原地转向阻力矩研究提供有价值的模型参考。     

[分布式驱动电动汽车动力学控制]基于转矩协调分配的分布式驱动电动汽车稳定性控制

A hierarchical vehicle-stability-control method was presented based on the longitudinal force distribution optimization for the handling and stability control of the distributed-driven electric vehicles. The eight-degree-freedom vehicle models and the three-layer control systems were developed. By selecting the sideslip angle and the yaw rate as the state variables and introducting the virtual control to decouple two control variables,  the integral 2-DOF vehicle models were adopted to calculate the equivalent yaw moments for the vehicle stability in upper controllers. The linear quadratic regulator （LQR） method was utilized to optimize the distribution of the front and rear steering angles and the tire longitudinal forces in middle controllers. The sliding-mode-based slip controller in the lower layer was also designed to reallocate the wheel torques. Simulation results show that the control system may make full use of the adhesion potential of the tire under high speed and extreme conditions, realize the coordinated distribution of wheel torques and improve the steering stability of the vehicles. When the actuators fail, the system may reconstruct effectively and realize the reallocation of control inputs to improve the safety of the vehicles.     

履带车辆无线遥控变量系统的设计

为实现车辆操控的方便性，以履带车辆纯机械液压变量系统为基础，提出一种新型无线遥控电液伺服变量控制系统。基于无线传输易被干扰出现乱码的情况，设计了无线遥控指令信号的生成方法，介绍了硬件电路和电液伺服系统的原理及组成。考虑到无人驾驶对液压系统响应的快速性要求，以提高电液伺服系统的响应速度，在AMESim中完成对液压伺服系统建模，分析了活塞和高频响比例伺服阀结构参数对电液伺服系统响应速度的影响，找到了提高响应快速性的几个重要影响因素，为无线遥控变量液压系统设计奠定了理论基础。实验证明方案可以实现无线遥控的功能。