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。     

模糊分数阶滑模控制的主动横向稳定杆算法

汽车转向出现横向侧倾时,主动横向稳定杆能够实时计算并输出相应的力矩,抑制悬架弹簧变形,从而使车辆拥有良好的侧倾运动性能。基于滑模变结构控制理论的主动横向稳定杆相较于PID算法及模糊控制算法拥有更好降低车辆横向倾斜的能力,但是在系统状态到达滑模面时总伴随着抖振现象。对此,在控制器滑模面定义过程中引入了分数阶微积分理论,利用模糊规则实现对切换增益参数的自适应调整。通过进行Carsim-Simulink联合仿真,验证了该算法对汽车侧倾角有较好的控制效果,并抑制了抖振现象。     

基于零力矩点的车辆侧倾评价指标及侧倾控制研究

为了使车辆的行驶状态和稳定程度更为便捷的显现出来，以及对系统研发初期的效果进行评价，需要引入一个比较准确的评价指标，使其可以判断并量化车辆的侧倾稳定性，因此将零力矩点(Zero-moment point,ZMP)的概念引入到车辆的侧倾评价体系之中，通过对车辆侧倾模型以及刚性车辆模型零力矩点的推导，从而来预测车辆的侧倾倾向，并得出车辆的侧倾指数y_zmp，根据其侧倾指数y_zmp算出侧倾指标s；再通过与其他现有侧倾评价指标的对比与转换，从而证明该指标的准确性以及有效性。之后，再以某19座商用车为例，建立整车模型，并设计H_∞鲁棒控制的算法对半主动横向稳定杆的侧倾刚度进行实时调节，最后通过Trucksim和Simulink联合仿真来验证两种控制方法的有效性，同时，以侧倾指标来对比判断鲁棒控制算法的半主动横向稳定杆与被动横向稳定杆、模糊PID控制的半主动横向稳定杆对于侧倾运动的改善效果。根据仿真结果显示，半主动横向稳定杆相对于被动横向稳定杆来说，其在各个侧倾参数上都有明显的降低，并且相较于模糊PID控制的半主动横向稳定杆，H     

磁阻电机在主动横向稳定杆中的仿真研究

针对现有液压和直流电机式主动横向稳定杆存在响应慢、退磁的问题,提出了一种磁阻电机驱动的主动横向稳定杆来提高车辆的抗侧倾性能。通过车辆侧倾和轮荷转移力学模型,计算出主动横向稳定杆所需的反侧倾力矩来获得设计磁阻电机的转矩要求,并采用有限元法设计了相应电机。基于CarSim和MATLAB/Simulink进行联合仿真,结果表明磁阻电机驱动的主动稳定杆能输出车辆侧倾时所需的抗侧倾力矩,且降低了车辆侧倾角及其滞后环,有效提高了车辆的抗侧倾和动态响应性能。     

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。     

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。     

横向稳定杆对搅拌车稳态响应的影响

运用Trucksim软件建立重卡搅拌车整车模型,并进行稳态回转仿真与试验,验证模型的准确性。通过对汽车的侧倾状态进行理论分析,可知前后悬架横向稳定杆刚度匹配影响车辆前后轴的侧倾刚度,从而影响汽车的稳态响应特性。最后对横向稳定杆不同布置方案进行仿真分析,并通过了试验验证。结果表明:前桥增加横向稳定杆有利于整车的不足转向与抗侧翻能力,提高工程车辆稳态特性。     

液压马达式汽车主动稳定杆系统建模与控制

以液压马达式主动稳定杆系统为研究对象,推导得到了液压马达式主动稳定杆的非线性动力学模型。利用线性化反馈的滑模控制方法设计了其控制器,并利用Lyapunov理论对控制系统的稳定性进行了证明。通过CarSim和MATLAB/Simulink对主动稳定杆系统进行了联合仿真,得出安装液压马达式主动稳定杆系统的车辆在双移线工况下运行的响应曲线。为了验证设计的控制方法,进行了实车试验。结果表明,与被动稳定杆相比,主动稳定杆系统具有较好的抗侧倾特性以及乘坐舒适性。     

一种新型车辆液压主动稳定杆的设计及分析

为更加有效地防止汽车侧倾,本文设计了一种新型液压主动稳定杆。基于液压主动稳定杆,对车辆转弯时侧倾载荷转移量及横向稳定杆结构力学进行分析计算,并以此来选取液压缸的结构。根据力学关系,分析液压主动横向稳定杆工作机理,并验证方案可行性。     

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。     

Fuzzy Sliding Mode Control for the Vehicle Height and Leveling Adjustment System of an Electronic Air Suspension

The accurate control for the vehicle height and leveling adjustment system of an electronic air suspension(EAS) still is a challenging problem that has not been effectively solved in prior researches. This paper proposes a new adaptive controller to control the vehicle height and to adjust the roll and pitch angles of the vehicle body(leveling control) during the vehicle height adjustment procedures by an EAS system. A nonlinear mechanism model of the full?car vehicle height adjustment system is established to reflect the system dynamic behaviors and to derive the system optimal control law. To deal with the nonlinear characters in the vehicle height and leveling adjustment processes, the nonlinear system model is globally linearized through the state feedback method. On this basis, a fuzzy sliding mode controller(FSMC) is designed to improve the control accuracy of the vehicle height adjustment and to reduce the peak values of the roll and pitch angles of the vehicle body. To verify the effectiveness of the proposed control method more accurately, the full?car EAS system model programmed using AMESim is also given. Then, the co?simulation study of the FSMC performance can be conducted. Finally, actual vehicle tests are performed with a city bus, and the test results illustrate that the vehicle height adjustment performance is effectively guaranteed by the FSMC, and the peak values of the roll and pitch angles of the vehicle body during the vehicle height adjustment procedures are also reduced significantly. This research proposes an effective control methodology for the vehicle height and leveling adjustment system of an EAS, which provides a favorable control performance for the system.     

平衡重式叉车防侧翻可拓分层控制研究

在分析平衡重式叉车结构特性和侧翻机理的基础上,确定平衡重式叉车防侧翻控制执行机构;提出了基于可拓决策的平衡重式叉车防侧翻控制策略,设计了包括上层可拓控制与下层执行控制的防侧翻可拓分层控制器。上层可拓控制器将叉车防侧翻控制域分为经典域、可拓域及非域,并确定下层执行控制器的权重系数;下层执行控制器接收上层可拓控制器确定的权重系数,对横摆角速度控制器和侧向加速度控制器进行控制权重分配,并执行防侧翻控制指令,实现平衡重式叉车防侧翻可拓控制。欧标工况仿真与实车试验结果表明：基于可拓决策的平衡重式叉车防侧翻控制策略可有效降低叉车在高速紧急转向工况下的侧倾幅度,防止叉车侧翻,提高了平衡重式叉车的稳定性与主动安全性。     

直升机半滚倒转机动飞行控制算法研究

对直升机半滚倒转机动动作开展机理分析,将机动动作进行分段设计。在半滚段设计滚转角速度保持,根据滚转角调整总距输入量;在俯冲拉起段设计俯仰角速度保持,根据俯仰角调整总距输入量,并在阻尼回路引入自抗扰控制算法,以提高控制系统的扰动抑制能力。针对有风/无风 2 种飞行环境,通过视景仿真技术对 UH 60 直升机开展仿真,结果表明,直升机可以在 4.5 s 内完成半滚倒转机动飞行,验证了该设计控制策略是合理的,飞行控制律具有良好的抗扰性能。     

基于全局增益调度控制的重型半挂车主动侧倾控制算法

重型半挂车极易发生侧翻事故,提高其侧倾稳定性可以减少事故发生和人员财产损失。针对重型半挂车侧倾稳定性问题,建立车速可变的8自由度动力学模型。在回路传输恢复技术(Loop transfer recovery,LTR)的线性二次高斯(Linear quadratic guass,LQG)控制方法基础上,建立全局增度调度控制的全状态反馈控制器,使LQG/LTR局部状态反馈控制器在不同车速下均能对车辆实施最优主动侧倾控制,从而实现在噪声干扰下对重型半挂车的主动侧倾控制。进行变车速阶跃转向工况下的车辆仿真,对比分析主动控制前后的重型半挂车标准横向载荷转移等参数。车辆仿真结果表明,LQG/LTR方法具有良好的抑制干扰噪声的能力,可使系统具有较好的鲁棒性和稳定性。与被动式车辆相比,变车速的全局增益调度控制算法能有效提高重型半挂车的侧倾稳定性。     

轮毂电机驱动汽车侧向稳定性底盘协同控制

轮毂电机驱动汽车可以通过差动驱动抑制车辆横摆和侧倾运动,从而提高车辆侧向稳定性,但受轮毂电机力矩和地面附着力约束的限制,作用效果薄弱。为提升车辆侧向稳定性控制效果,提出综合差动驱动、主动转向和主动悬架的车身横摆与侧倾稳定性底盘协同控制方法。根据轮毂电机驱动汽车特点,对其侧向失稳机理进行分析,基于模型预测控制设计前轮主动转向控制器;利用所提出的变系数指数趋近率求解期望横摆控制力矩,基于最优控制算法计算侧倾控制力矩;最后,构建集成差动驱动、主动转向和主动悬架的侧向稳定性控制器并完成整车侧向稳定性协同控制仿真验证。研究表明,所提出的底盘协同侧向稳定性控制方法可以有效控制车辆的横摆和侧倾运动,使其收敛于理想控制域,为轮毂电机驱动车辆的主动安全性控制提供了理论支持。     

基于遗传优化的车辆稳定性模糊控制器设计

为了保证车辆在极限危险工况下的行驶稳定性,提出了利用后轮主动转向与差动制动联合产生校正横摆力矩的稳定性控制策略,并进行了相应的车辆稳定性模糊控制器设计;为了改进所设计模糊控制器的控制品质,克服在控制器设计中隶属函数划分与控制参数确定的主观性,利用遗传算法对所设计模糊控制器的隶属函数分布及比例、量化因子进行了优化研究.     

电动车用电机式主动稳定杆多模式控制策略研究

电动车在行驶过程中,路面及车身等情况不断变化,为了兼顾车辆在不同行驶工况下的行驶平顺性及侧倾稳定性,针对电机式主动稳定杆系统提出了三种工作模式,控制器根据车身的状态信号选择合适的工作模式。基于MATLAB/Simulink,建立了14自由度整车模型和电机式主动稳定杆模型,在多种工况下进行了仿真分析。仿真结果表明：电机式主动稳定杆系统根据不同的外部条件或行驶工况选择合适的工作模式,能有效提高车辆的侧倾稳定性与行驶平顺性。     

新能源汽车主动四轮转向稳定性控制技术

针对无法在不同环境下改变控制规则，导致对汽车控制时获得的横摆角速度、质心侧偏角、车轮转角与理想模型偏差大，车身侧倾角大，存在控制性能差的问题，提出新能源汽车主动四轮转向系统稳定性控制方法。构建了汽车横向动力学模型、垂直运动模型、运动状态方程以及路面输入模型，设计了自适应模糊控制器，将可调因子引入自适应模糊控制器中，使控制器可以适用于不同环境，完成新能源汽车主动四轮转向系统的稳定性控制。实验结果表明，所提方法应用后，可实现汽车主动四轮转向系统稳定性控制。     

Vehicle roll stability control with active roll-resistant electro-hydraulic suspension

This study examines roll stability control for vehicles with an active roll-resistant electro-hydraulic suspension (RREHS) subsystem under steering maneuvers. First, we derive a vehicle model with four degrees of freedom and incorporates yaw and roll motions. Second, an optimal linear quadratic regulator controller is obtained in consideration of dynamic vehicle performance. Third, an RREHS subsystem with an electric servo-valve actuator is proposed, and the corresponding dynamic equations are obtained. Fourth, field experiments are conducted to validate the performance of the vehicle model under sine-wave and double-lane-change steering maneuvers. Finally, the effectiveness of the active RREHS is determined by examining vehicle responses under sine-wave and double-lane-change maneuvers. The enhancement in vehicle roll stability through the RREHS subsystem is also verified.