基于模糊PID的车辆侧倾主动控制仿真研究

在ADAMS/Car下,建立了前后悬架都装有主动横向稳定杆的95自由度虚拟整车模型.采用模糊自适应PID控制策略,在Matlab/Simulink环境中对车辆抗侧倾性能进行了联合仿真,实现了PID控制过程中参数的在线整定.仿真结果表明,模糊自适应PID控制具有较强的自适应和抗干扰能力,有效地减小了车身侧倾角,在保证乘坐舒适性的同时提高了车辆的行驶稳定性.     

基于主动悬架的车辆主动侧倾控制研究

汽车侧倾控制通常被动地以减小侧倾角为目标,在转弯中这种控制对提高操纵稳定性、车速、防止侧翻的效能有限。提出一种在转弯时基于主动悬架控制汽车向转弯方向侧倾的控制方法,建立包含2自由度转向模型和4自由度侧倾模型的6自由度车辆模型,通过动力学分析确立期望侧倾角,建立使稳态侧倾角误差为零的主动侧倾滑模控制。仿真计算证实了该控制方法可使乘员感知的侧向加速度和横向载荷转移率大大减小,有效提高了转弯时的操纵稳定性、平顺性、通行速度,大大减小侧翻的可能性。     

商用车横向稳定性优化控制联合仿真分析

提出一种基于粒子群优化与径向基(Radical basis function,RBF)神经网络优化算法的商用车横向稳定性优化控制策略,采用上、下双层控制模式,上层控制器以横摆角速度与质心侧偏角为控制目标,依据车辆行驶工况的反馈信息,利用粒子群优化(Particle swarm optimization,PSO)算法对模糊控制器中的比例因子参数实施动态优化,实现对前轮附加转角和横摆力矩的控制。下层控制器采用RBF神经网络优化制动力分配,通过对横摆角速度偏差的自适应学习,结合滑移率控制器实时优化分配左、右前轮的制动器制动力并修正前轮转角。基于搭建的Truck Sim与Matlab/Simulink联合仿真环境,选取典型试验工况进行车辆横向稳定性仿真分析。研究结果表明,与传统的电子稳定控制系统(Electronic stability control,ESC)控制策略相比较,优化控制后车辆的横摆角速度、质心侧偏角以及侧向加速度等动态响应指标均满足控制要求,并且实际行驶轨迹与目标规划路径之间具有良好的跟随性,有效改善了低附着路面行驶条件下商用车的横向稳定性。     

中置轴列车行驶稳定性分析

针对中置轴列车行驶过程中出现的失稳现象,建立中置轴列车的数学模型和动力学仿真模型.在70 km/h和50 km/h的行驶速度下对阶跃工况、蛇形工况和双移线工况下的侧向加速度、侧倾角和横摆角速度进行了仿真分析,并进行阶跃工况和双移线工况下的行驶稳定性试验.仿真与试验结果表明,相同速度下牵引车的最大侧倾角大于挂车;挂车的最大侧向加速度和最大横摆角速度均大于牵引车,挂车存在明显的尾部放大效应,行驶速度越快,动力学参数放大效应越明显;中置轴列车行驶过程中后方挂车各动力学参数响应较牵引车时间上存在明显的延迟,列车行驶速度越快,挂车响应延迟时间越短,稳定性越低,侧翻风险越大;相同行驶速度下牵引车和挂车最大侧向加速度、最大侧倾角和最大横摆角速度均出现在双移线工况下,双移线行驶工况下中置轴列车稳定性较低,侧翻风险更高.     

应用变刚度横向稳定杆的客车侧倾控制

针对空气悬架客车侧倾稳定性差的特点,建立了含横向稳定杆的车身侧倾数学模型,分析发现增加横向稳定杆角刚度能够有效减小车身侧倾,但同时会增加车身侧倾角振动。为解决这一问题提出了在空气悬架客车上应用变刚度横向稳定杆,并给出了前、后悬架变刚度横向稳定杆角刚度关系式。利用ADAMS/CAR软件建立某空气悬架客车刚柔混合整车动力学仿真模型,对模型进行了单移线和B级随机路面仿真分析,确定了变刚度横向稳定杆角刚度曲线。仿真结果表明,应用变刚度横向稳定杆,能够在几乎不影响侧倾角振动的前提下,有效控制车身侧倾。     

基于模糊-PID控制策略的越野车辆主动悬架联合仿真研究

基于ADAMS软件建立了主动悬架越野整车模型。设计了主动悬架的模糊-PID控制策略,对车身的垂向及侧倾振动加速度进行控制。通过ADAMS与Matlab/Simulink软件联合仿真的分析结果表明,建立的主动悬架模糊-PID控制器不仅改善了车辆的平顺性,而且可以提高车辆的侧倾稳定性。     

电液控制的主动横向稳定杆的应用仿真研究

为了改善商用车的侧倾稳定性,设计了一种集液压控制与电机控制的优势于一体,具有较高控制精度和较大反侧倾力矩的电液控制主动横向稳定杆,并以某19座商用车为例,建立了包含转向、俯仰、侧倾,车身垂向运动在内的九自由度整车模型,对其中的主动横向稳定杆设计了一种PID+前馈的控制策略以提高控制精度,减少迟滞,并通过Simulink和Trucksim的联合仿真以验证其有效性。在附着系数为0.8的B级路面上,分别进行鱼钩、方向盘角阶跃和双移线三种不同的工况下的仿真。结果表明,与被动稳定杆相比,提出的这种主动稳定杆能够让车身侧倾角,横摆角速度,侧向加速度和质心侧偏角均有(20~45)%的降低,极大的提高了车辆的侧翻稳定性。     

基于道路坡度的车厢侧倾角预测模型

车辆在坡道上曲线行驶时车厢会产生侧倾,车厢侧倾是影响车辆横向稳定性的重要参数之一。针对道路横向坡度角、簧载质量、非簧载质量离心力对车厢侧倾角的影响,建立了车辆在斜坡上曲线行驶时的车厢侧倾角预测模型,该模型是一个二阶非线性微分方程,利用Matlab编程实现了该模型的数值求解,并利用数显角度仪测量了车厢的侧倾角,将试验值与模型预测值进行了比较,判断了预测模型的有效性,研究结果表明该模型为预测车厢侧倾角提供了一个有效的手段。     

用于侧翻预警的线控转向控制策略研究

以横向载荷转移率(LTR)作为侧翻预警的指标,利用MEMS传感器和自回归预测模型(AR)对侧倾角和侧倾角速度进行测量和预测进而计算得到LTR预测值,通过线控转向的控制策略对前轮转角进行修正从而将LTR值控制在安全范围内,但这也在一定程度上改变了车辆的行驶轨迹,为了提高车辆的车道保持能力,采用了线控转向和电子机械制动联合防侧翻控制。为了验证侧翻预警效果,在Carsim和Matlab/Simulink中对该控制策略进行联合仿真,仿真结果表明该控制策略能有效地防止汽车侧翻,提高了车辆的行驶安全性。     

混合空气悬架客车侧倾稳定性分析

某型客车前后悬架均为混合空气悬架,需要对该型客车进行侧倾稳定性分析计算。首先,确定该客车前后悬架的侧倾中心和整车侧倾中心线;其次,计算出侧倾力臂、侧倾力矩;然后,推导了悬架侧倾角刚度计算公式,讨论了两种横向稳定杆垂直刚度计算方法——基于材料力学经典理论的方法和有限元分析法;最后,计算了该型客车的侧倾角刚度、整车在0．4g侧向加速度时的侧倾角,并根据相关标准对该型客车的侧倾稳定性进行了评价。这种客车侧倾稳定性分析方法适用于混合空气悬架的设计计算以及侧倾仿真模型的校核计算。     

基于Trucksim和Matlab的车辆侧倾联合仿真与分析

针对轻型客车的侧倾稳定性问题提出了采用Trucksim与Matlab/Smulink联合仿真的方法。通过Trucksim得到双移线侧倾工况下的侧向加速度曲线,采用拟合算法得到加速度数据并转化为侧向力作为Simulink模型的输入,进一步基于该输入建立半车四自由度侧倾仿真模型。通过仿真及对悬架相关性能进行分析可知,该联合仿真方法准确有效,该型客车的侧倾角变化在稳定范围之内且悬架性能符合要求,论文模型及方法为进一步优化车辆悬架结构和性能提供了参考。     

车辆横摆与侧倾稳定性控制研究

为实现对车辆的侧倾控制,自主设计了主动横向稳定杆(Active Anti-Roll Bar,AARB)装置。针对车辆在侧倾中存在非线性、时变性的特点,采用滑模变结构控制理论建立了滑模控制器实现对理想侧倾角的跟踪,保证了车辆的侧倾稳定性。由于在采用AARB控制车辆侧倾时,存在车辆失稳的特点,文中提出采用电子稳定性程序(Electronic Stability Program,ESP)及设计模糊控制器对带有AARB车辆的失稳进行控制,并进行了仿真试验。仿真结果表明,该集成控制能有效控制车辆的侧翻与失稳,有效提高了车辆的横摆与侧倾稳定性。     

重型车辆模糊差动制动防侧翻控制研究

针对重型车辆防侧翻控制算法进行研究,基于差动制动防侧翻理论,将模糊控制与PID控制相结合,设计车辆防侧翻控制器,将车辆输入输出参数模糊化,进行模糊推理及解模糊化,建立模糊规则,开发基于预警的车辆防侧翻PID控制算法,在双移线转向输入工况下对基于差动制动和模糊PID控制的重型车辆防侧翻控制算法进行仿真分析,从仿真结果可以看出车辆在双移线试验工况中施加控制后横摆角速度、质心侧偏角及侧向加速度都得到改善,提高了车辆行驶的稳定性。结果表明基于差动制动和模糊PID控制的重型车辆防侧翻控制算法能够有效的防止车辆侧翻。     

基于主动安全防护的车辆侧翻预警系统设计

为了防止汽车在行驶过程中发生侧翻,减少交通事故的发生,设计了一种基于嵌入式车载平台的主动安全防护的车辆侧翻预警系统,通过传感器对汽车行驶时的角速度和加速度进行监测,利用改进Sage-Husa自适应卡尔曼滤波算法进行数据融合得到汽车实时侧倾角,当监测到车辆侧倾值达到侧翻指标门限值时,系统发出报警提醒驾驶人员采取相应措施,从而达到预防汽车侧翻事故的发生。系统仿真实验结果表明:该系统有着良好稳定的预警性能,能够提高汽车的主动安全性能。     

基于期望横摆角速度的视觉导航智能车辆横向控制

针对采用传统位置偏差控制方法的车道保持系统横向控制精度不高以及鲁棒性差等问题,提出一种跟踪期望横摆角速度的车辆横向控制方法。在车辆当前行驶位置和道路预瞄点之间实时规划逼近目标路径的虚拟路径,同时分析当前时刻车辆以无偏差形式沿此虚拟路径行驶时决定车辆行驶位置的横摆角速度及速度之间的关系。结合车辆道路相对位置及车身状态信息,设计期望横摆角速度生成器。基于7自由度非线性车辆动力学模型,设计滑模控制器跟踪期望横摆角速度,使得车辆稳定地跟踪目标路径。根据车道线宽度和边缘点数量统计进行边缘检测,能有效识别模糊车道边缘和抑制噪声,并通过对消失点的检测来有效去除非车道线的干扰。仿真及试验结果表明,与传统的位置偏差控制方法相比,期望横摆角速度法不仅能提高车辆横向控制的精确性且跟随偏差随车辆速度及道路曲率的变化波动范围小,具有很好的鲁棒性和自适应性。     

基于单轮差动制动的汽车横向稳定性控制研究及仿真分析

通过Matlab/simulink搭建了汽车控制系统的仿真结构图,分析了单轮差动制动的横向稳定性控制,对在连续变道工况下行驶的汽车进行了单轮差动制动的仿真分析。仿真结果表明,单轮差动制动的制动方式可以大幅降低质心侧偏角、横摆角速度和侧向加速度的幅值,提高了汽车的行驶稳定性。     

基于LMI的汽车主动悬架防侧翻H_∞控制

提出了一种基于主动悬架的H∞控制策略。在Matlab/Simulink环境下进行了仿真计算,仿真结果表明:采用所提出的H∞控制策略,可以有效地降低汽车非直线行驶时的侧倾角以及侧倾角速度,提高汽车的侧翻稳定性,降低汽车侧翻事故发生可能性。     

主动横摆控制在车辆横向稳定性中的应用研究

以汽车系统动力学为基础,在Matlab/simulink中建立了八自由度整车模型。针对汽车实际转向时存在的非线性特点,以线性二自由度半车模型作为参考标准,结合对车辆稳定性控制原理的分析,设计了以车身横摆角速度和质心侧偏角为控制目标的联合模糊控制器。采取效率车轮单独差动制动以产生附加横摆力矩的策略,最后在两种典型的试验工况下对整车模型进行仿真。仿真结果表明,采用此策略能够切实可行地实现对车辆行驶稳定性的控制,提高了车辆的横向稳定性。     

磁流变半主动横向稳定杆对汽车侧倾的影响

由于智能材料磁流变液具有响应时间短、可控范围大等特性,基于磁流变液的半主动执行器件的应用越来越广泛。为同时保证车辆在高速转向时的行驶安全性（抗侧倾性能）和在通过不平路面时的行驶平顺性,提出一种磁流变半主动横向稳定杆。装有旋转式磁流变阻尼器的横向稳定杆可在车辆低速转向时提供较小的扭转力矩以提高平顺性,而在高速转向时提供大扭转力矩以提高安全性。为验证提出的半主动横向稳定杆的可行性和有效性,建立装有磁流变横向稳定杆的车辆侧倾数学模型,并基于整车动力学仿真软件CarSim对某型汽车整车模型进行半被动控制下的动力学仿真。以一种基于车身侧倾角速度的分段控制策略对磁流变横向稳定杆进行了初步的控制仿真,并与传统被动横向稳定杆对车辆侧倾的性能影响进行了对比、分析和评价。     

汽车主动防侧倾系统建模与试验分析

为提高汽车行驶稳定性,建立了汽车主动防侧倾系统的动力学模型,通过在MATLAB/Simulink环境中建立汽车主动防侧倾稳定杆模型,设计了PID侧倾稳定控制器。在CarSim软件中建立了汽车动力学模型,实现了该汽车主动防侧倾系统的MATLAB/Simulink和CarSim的联合仿真。仿真结果表明：与传统横向稳定杆相比,汽车主动防侧倾系统能够明显减小车辆车身的倾角。最后通过实车试验对仿真结果进行了验证,试验结果表明了仿真结果的正确性,证明了汽车主动防侧倾系统能有效提高车辆行驶稳定性和安全性,改善乘坐舒适性。