基于模型预测的侧风稳定性主动前轮转向控制研究

受侧风影响,高速行驶的车辆易偏离预定行驶轨迹,增加驾驶员“误操作”的风险,存在较大安全隐患,为此,该文开展了车辆侧风稳定性主动控制研究。该研究通过建立附加气动力作用的三自由度整车动力学模型,设计主动前轮转向的车辆侧风稳定性模型预测控制器,并搭建 Simulink-CarSim 联合仿真平台进行验证分析。结果表明,在单向侧风工况和交变侧风工况下,带侧风稳定控制的车辆最大侧向偏移量为 0.01 m,远低于无控制时的偏移量;横摆角速度平台值保持在“0”左右,横摆角速度峰值最高降低了 80%,极大地提高了车辆的侧风稳定性。     

侧风对大桥上行驶车辆稳定性影响的计算机仿真

汽车驶过有横向风作用的大桥是汽车行驶典型工况。汽车所受的侧风作用力可以转化为作用于汽车风压中心的力 ,该文建立汽车驶上大桥驶过桥墩所受侧风风谱 ,利用ADAMS里的汽车动力学模型 ,通过参数修改 ,计及侧风风压中心位置和风速的改变对汽车稳定性的影响 ,对匀速行驶汽车的侧风作用下的瞬态响应进行仿真。基于模拟结果 ,得出风压中心靠近质心而且风速小的时候汽车稳定性好。同时考虑驾驶员的反应 ,对方向盘施加以转角输入的汽车稳定性进行仿真分析。结果表明 ,在通常的侧风风速下 ,驾驶员能够安全驾驶汽车 ,不会发生危险     

基于模糊神经网络的二自由度主动悬架滑模控制系统设计

主动悬架滑模控制系统受到行驶路面影响,车体震动加速度功率谱密度与实际密度不一致,导致系统控制效果不佳,提出基于模糊神经网络的二自由度主动悬架滑模控制系统设计;基于二自由度硬件结构,在主动悬架液压伺服系统中安装蓄能器,减小空间内存;采用磁流变阻尼器,调整电流大小控制阻尼;设计自适应减振座椅悬架并计算阻尼值,实现了主动悬架的控制;考虑路面不规则度,构建二自由度主动悬架滑模控制模型,依据牛顿定律计算悬架弹性元件受力;采用模糊控制规则校正控制误差,采用模糊神经网络设计主动悬架滑膜控制方案,经迭代处理得到满足优化要求的解,实现滑膜控制;由试验结果可知,车体震动加速度功率谱密度与实际密度一致,从最初的0 ms^(-2)到最终的1.5 ms^(-2),具有良好控制效果,确保乘车的舒适性。     

高速转向工况下的无人驾驶车辆路径跟踪

为提高无人驾驶车辆在高速转向工况下的路径跟踪精度与行驶稳定性,基于三自由度单轨车辆模型与模型预测控制理论,分析前轮转角约束对车辆跟踪精度与行驶稳定性的影响,提出一种自适应于侧向附着力的路径跟踪控制方法.以Pacejka'89魔术公式轮胎模型为基础,分析轮胎纵向受力,以此推算轮胎的侧向附着力,从而建立前轮转角约束随车辆状...     

四自由度汽车迟滞非线性系统的混沌

考虑悬架系统的激励为有迟滞的路面输入正弦激励,建立了1/2四自由度汽车悬架系统的非线性动力学模型.用数值方法在Matlab平台上进行动力学仿真,绘制了Poincare图,研究了汽车悬架系统的混沌响应.发现在迟滞非线性系统中,悬架系统很容易产生混沌运动,给汽车行驶平顺性带来不利影响,对汽车产生较大的危害.     

基于微分几何的矿用汽车汽车油气悬架LQG控制

为了提高在矿山路面的行驶平顺性与安全性,建立了矿用汽车1/4车辆半主动油气悬架动力学模型,并分析了油气悬架弹性力和阻尼力的非线性特性;在微分几何理论的基础上,利用状态反馈线性化方法实现非线性模型精确线性化,应用最优控制理论设计了LQG控制器,并采用层次分析法确定LQG控制的各性能指标的加权系数;仿真结果表明:经层次分析法合理选择加权系数后,车身加速度、悬架动行程及轮胎动位移等分别较被动油气悬架降低了42.6%、21.9%和27.3%,显著提高了车辆在矿山路面的行驶平顺性、操稳性以及安全性。     

基于弹簧振子理论的装甲车辆振动过程仿真

该文研究内容为车辆(轮式、履带)在不平路面行驶和通过障碍时的平顺性问题。利用状态方程法建立了包括随机和确定路面轮廓、三维车体等较为通用的车辆行驶平顺性模型，并针对行驶振动中车轮与悬架的碰撞建立了专门模型。对某型装甲车辆进行了计算机仿真和验证，对模型的精度和有效性进行检验和评估。结果证明所建立的车辆-地面系统模型是有效的。该模型和建模采用的方法为装甲车辆的系统设计和动力学分析提供了一条途径。     

考虑道路友好性的载货汽车悬架参数优化仿真

为了减少汽车轮胎动载荷对路面的损伤,研究兼顾行驶平顺性和道路友好性的悬架参数优化方法.建立了四自由度二分之一汽车振动模型,给出了整车振动方程、频响函数和路面输入模型,针对该汽车常用的行驶条件,以行驶平顺性指标和道路友好性指标的线性加权和作为优化目标,运用Matlab优化工具,对B级和C级路面典型工况的悬架刚度和阻尼进行仿真优化.优化结果表明,悬架参数对行驶平顺性和道路友好性有较大的影响;与原车相比,悬架参数优化后,行驶平顺性提高了5%～15%,道路友好性提高了2%～3%;针对B级和C级路面条件得到的两组优化结果为悬架参数没计提供了可行的目标范围.     

汽车悬挂系统显式模型预测控制

本文把显式模型预测控制应用于汽车悬架主动控制,以改善汽车悬架系统的控制效果,并满足系统状 态性能和控制力等方面约束条件．针对汽车悬挂动力学简化模型（二维）和1/2 悬挂动力学模型,并做了数值仿真 计算．研究结果表明了汽车悬挂系统显式模型预测控制系统的有效性．     

基于计算机仿真的汽车悬架性能参数设计

本文给出一种汽车面向行驶平顺性分析的动力学仿真模型,应用仿真模型对某型号依维柯汽车进行了随机不平路面输入下的汽车悬架系统性能参数优化设计研究,得出了该车悬架系统性能参数优化结果.经该车优化后的道路试验结果表明,优化后的汽车行驶平顺性指标-车身振动加速度均方根值比优化前有较大改善,证明该优化方法对于悬架性能参数优化设计是可行的.     

Multivariable frequency domain controller for magnetic suspension and balance systems

The magnetic suspension and balance system for an airplane model in a large wind tunnel is considered. In this system, superconducting coils generate magnetic forces and torques on the magnetized soft iron core of the airplane model. The control system is a position servo where the airplane model, with six degrees of freedom, follows the reference static or dynamic input commands. The controller design, based on the characteristic loci method, minimizes the effects of aerodynamic and inertial cross-couplings, and provides the specified dynamic response.     

汽车侧翻预警及防侧翻控制

为了减少汽车侧翻事故,提出了一种基于模型的汽车侧翻预警算法以及在预警基础上的防侧翻控制算法.预警算法通过三自由度线性汽车侧翻模型计算将来一段时间内汽车横向载荷转移律的绝对值,由侧翻条件得到侧翻危险时间;控制算法根据预警时间来触发比例-微分控制器对汽车实施控制.结果表明,预警算法能够及时准确预测汽车侧翻危险,而控制方法可以更好地发挥制动器效能,防止汽车侧翻.     

Dynamic response of highway trucks due to road surface roughness

Vehicle characteristics, vehicle speed and road surface roughness are major factors influencing bridge dynamic response. In order to improve the previous vehicle model studies, vehicle models with seven or twelve degrees of freedom were developed for H20–44 and HS20–44 trucks, respectively. Vehicle models were validated by comparisons with the real truck dynamic systems.

The road surface roughness was generated from power spectral density (PSD) functions for very good, good, average, and poor roads. The impact factors of suspension and tire forces were obtained for vehicle models running on different classes of roads at various speeds. A comparison of computed and experimental impact results was also made.     

裙板安装对高速列车气动性能影响的数值分析

为研究裙板安装对高速列车气动阻力及侧风安全稳定性的影响,用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）方法分析国外某高速列车转向架及其周边裙板结构对整车气动性能的影响.在无侧风且列车行驶速度为350km/h时,模拟分析不安装裙板及在不同位置安装裙板情况下列车的气动性能;在有强侧风情况下,模拟分析列车在50～350km/h之间不同行驶速度工况时的气动性能.结果表明,列车底部安装裙板可有效降低列车气动阻力,在头尾第1对转向架处安装裙板对列车气动阻力的降低最有效;在强侧风下,列车底部安装裙板会造成列车的侧向力和侧翻力矩加大,降低列车行驶安全性.     

Modeling of rollover sequences

Safety restraint systems greatly reduce the potential injury risk during vehicle accidents. One major type of accident still remains without adequate occupant protection: Vehicle Rollover. Since rollover experiments are difficult to perform, rollover models can help to understand this type of accident. It will be shown, that already quite simple models reveal important properties of vehicle rollover. The influence of various parameter variations can be investigated. Based on a simplified modeling approach, it is possible to develop an analytic stability boundary, which helps to detect an imminent rollover. This is the base for future occupant protection systems.A more complete and complex approach of modeling, covering e.g. half and full turns, requires different strategies. To include detailed suspension systems a multi body approach becomes necessary. As an arbitrary rollover is a fully spatial movement, special assumptions like wheel-road contact do not hold for the regarded time interval. To cope with these difficulties, the simulation requires a state space machine to cover the different vehicle conditions (road contact, free flight, one side lift off). The simulation can then switch between the different model structures. With this approach, classical multi-body vehicle models can be extended by special rollover models to gain insight in the mechanisms causing vehicle rollover.     

智能车载感知与侧翻预警系统的设计

为了防止汽车在行驶过程中发生侧翻,使汽车始终处在安全工况下行驶,减少交通事故,设计了一种基于ARM9的智能车载感知和侧翻预警系统,对汽车在途行驶时的侧倾角和侧倾角速度进行监测,并采用多阶递推模型对汽车侧倾姿态进行预测,当预测到侧倾达到极限工况时发出报警信息,提醒驾驶人员注意并采取相应减少侧向加速度的措施,从而达到预防汽车侧翻事故的发生,并基于VB2005,Matlab和NIMeasurement Studio开发了车载感知与侧翻预警系统软件,进行了系统仿真。实车道路试验与系统仿真实验进行了比较,结果表明:车载感知和预警系统能够及时准确预测汽车侧翻,提高汽车主动安全。     

新型飞机着陆动载特性研究

为了研究道面板在高胎压、大质量、短距离起降的作用下的荷载响应规律,根据新型飞机的受力特性和运动规律,分析起落架-机轮-道面耦合作用,并考虑飞机气动力变化,建立起5自由度的飞机地面动力学模型。通过四阶Runge-Kutta法求解微分方程组,研究道面荷载随时间和空间的变化问题。研究结果表明,新型飞机主起落架产生的道面动载系数能达到1.4,飞机下沉速度是影响着陆荷载的主要因素,其次为飞机质量与俯仰角,飞机胎压对着陆荷载影响较小,但对道面板影响较大。     

灵敏度在车辆动力学分析中的应用

针对系统时变与非时变参数对系统变量的影响问题,建立了四分之一车辆系统动力学模型,借助Matlab交互式高级编程语言编写函数文件实现算法,建立了路面激励仿真模型与悬架仿真模型;并以此为基础,利用灵敏度分析方法,采用一阶标准灵敏度函数形式.通过四分之一车体模型实例计算,分析在路面激励下,车身速度、车身位移与车轮位移的标准灵敏度响应,分析系统结构参数的改变对结构动态特性变化的敏感程度,提高了设计效率并减少了设计成本.     

Active control for the suspension of large-sized buses using fuzzy logic

An active suspension of large-sized buses by using fuzzy logic is considered. The active control for the suspension is determined by minimizing the mean squares of vertical and rotary accelerations of vehicle body subject to the constraints of suspension and tyre deflections. The vehicle model is assumed to be a linear system with six degrees of freedom excited by road profiles. The tuning of fuzzy control rules and associated parameters that characterize the active control is carried out where two kinds of road profiles are considered. In the simulation results, the proposed active suspension shows improved performance over passive suspension