基于模型预测控制的重型自卸车差动制动防侧翻控制研究

为有效解决重型自卸车在极限工况下易侧翻失稳的问题,提出了一种基于模型预测控制的差动制动防侧翻控制方法。建立了重型自卸车九自由度车辆动力学模型,以零力矩点侧倾评价指标作为自卸车的侧翻评价指标,通过差动制动控制的方法为四个车轮提供制动力矩,以提高自卸车的行驶稳定性。为验证所提出的防侧翻控制方法的有效性,在鱼钩工况和阶跃工况下,以传统PID差动制动控制和无控制为对比,进行了MATLAB/Simulink与Trucksim的联合仿真,仿真结果显示,相比PID差动制动控制,所提出的基于模型预测控制的差动制动控制方法具有更好的抗侧翻能力,且稳定性较好。     

重型车辆防侧翻控制研究

针对重型车辆极限工况下易侧翻问题,建立重型车辆三自由度模型,并利用Trucksim建立被控重型车辆模型,以横摆角速度跟踪误差定义积分形式的切换函数,设计一种基于差动制动的模糊滑模控制器。当横向载荷转移率(LTR)超过侧翻因子时,模糊滑模控制求解出车辆所需的目标横摆力矩,根据制动轮选取逻辑对车轮差动制动。通过Trucksim和Simulink对重型车辆防侧翻控制器进行联合仿真,结果表明该控制器提高了车辆在行驶过程中抗侧翻能力,保证了车辆良好的操纵稳定性和路径跟踪能力。     

汽车ESP系统的混杂切换控制研究

针对车辆在极限转向工况下出现侧翻与失稳的问题,本文基于电子稳定程序(ESP)建立了混杂切换控制模型。由于ESP对车辆侧翻与失稳的控制是通过差动制动方式实现的,考虑到车轮在制动时由于抱死而影响控制效果,集成了防抱死系统(ABS)。为防止ESP与ABS的控制冲突,设计了差动制动协调器来满足各系统的控制要求。最后,通过双移线与鱼钩工况对提出的控制系统进行仿真试验。仿真结果表明,基于混杂控制的ESP系统能根据车辆不同工况有效控制车辆的失稳与侧翻,提高车辆的操纵稳定性与行驶安全性。     

基于差动制动的防侧翻车辆动力学控制研究

防侧翻车辆动力学控制是将传统的车辆动力学控制与车辆的防侧翻控制相结合的现代车辆主动安全技术。本文通过对汽车差动制动的力学特性的分析,介绍了基于差动制动的防侧翻车辆动力学控制。讨论了防侧翻车辆动力学控制的控制原理和相应的控制方案,比较了两种车辆动力学控制的仿真结果,为利用差动制动控制改善车辆的操纵稳定性提供了动力学基础。     

基于TTR和模糊PID算法的汽车侧翻控制研究

针对近年来频发的车辆侧翻事故,提出了相关乘用车的防侧翻预警和控制算法的实现。将Kalman滤波应用到汽车防侧翻TTR预警算法中,将参数模糊自整定PID应用到车辆侧翻的主动控制中。对车辆状态参数的Kalman状态估计器在Matlab/Simulink平台进行了仿真;在防侧翻主动控制中,提出采用参数模糊自整定PID算法,仿真结果表明参数模糊自整定PID控制算法在乘用车主动侧翻控制中具有较好的适用性。     

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。     

利用车辆状态估计的客车防侧翻控制

为提高客车侧翻稳定性,提出了一种基于车辆状态估计的客车主动防侧翻控制方法。针对客车行驶过程中直接计算侧翻指标LTR困难较大、准确度较低的问题,基于TruckSim整车模型和三自由度参考模型建立了无迹卡尔曼滤波（Unscented Kalman Filter,UKF）状态参数估计器。结合现有车辆稳定性控制系统,设计了柔性PID控制器,以差动制动的原理对防侧翻附加横摆力矩进行补偿。通过TruckSim/Simulink联合仿真平台对客车在鱼钩试验典型工况下进行了仿真试验,结果表明,设计的主动防侧翻控制系统在中、高车速时均能降低LTR值至阈值附近,有效提高了客车的侧翻稳定性。     

模糊PID主动悬架对重型货车侧翻稳定性的改善研究

提出一种提高重型货车侧翻稳定性的模糊PID自适应主动悬架控制策略。考虑空气悬架的非线性特性,在MATLAB/Simulink平台构建了1/2重型货车-多点随机激励路面四自由度动力学耦合模型;采用模糊推理完成PID主动悬架控制参数的在线调整,并通过阶跃转向、双移线试验分析不同路面等级和侧向加速度下车身侧倾角及侧翻因子的优化效果。仿真结果表明,该策略能在保障两轴重型货车转向能力的同时,有效提高各种转向工况和路面等级下车辆的侧翻稳定性。     

驾驶员影响汽车侧翻稳定性机理分析与控制

针对驾驶员引起的汽车侧翻问题,分析驾驶员因素影响汽车侧翻稳定性的机理,提出融合驾驶员的人-车闭环系统差动制动防侧翻控制策略。考虑驾驶员感知、决策及执行参数的影响,建立驾驶员侧倾反应动力学模型;以某SUV为对象,分析驾驶员侧倾反应模型主要参数影响汽车侧翻稳定性的规律,包括驾驶经验参数、神经系统延迟时间及肌肉系统延迟时间;融合驾驶员及电控液压制动系统动力学特征设计PID差动制动防侧翻控制策略;选取典型汽车侧翻工况进行实例验证,结果表明驾驶员经验参数和神经系统延迟时间对汽车侧翻稳定性影响显著;提出的融合驾驶员的人-车闭环系统差动制动防侧翻控制策略既可弥补驾驶经验不足又可克服驾驶员生理及心理限制的限制,有效提高汽车防侧翻能力。     

多轴商用车驱动防滑硬件在环试验研究

以三轴商用车ASR为研究对象,研究了低附路面下发动机扭矩控制和分离路面下差动制动控制的驱动防滑控制算法,设计了发动机扭矩PID控制器和以滑转量和轮加速度为门限的差动制动门限逻辑控制算法,并研制了ABS/ASR控制器。采用Trucksim、Labview RT及转向、制动系统实物搭建硬件在环仿真平台,对开发的ABS/ASR控制器进行典型工况试验分析。试验结果表明:所开发的驱动防滑控制算法能较好地抑制车轮滑转,提高了车辆动力性和燃油经济性。     

汽车电子机械制动系统的ABS控制策略与仿真分析

汽车电子机械制动中的防抱死制动系统是一种变工况、非线性的系统,其建模难度大。本文给出了简化的车辆相关动力学模型和EMB执行器模型,根据防抱死控制原理,提出了基于EMB的制动防抱死系统的模糊PID控制算法,并利用MATLAB中的simulink工具箱建模与仿真,仿真结果表明,模糊PID防抱死控制响应速度较快,稳定性能较好,把车轮滑移率精确地控制在目标滑移率附近,具有较强的鲁棒性和控制精度。     

转向制动联合的线控转向汽车防侧翻控制研究

针对线控转向汽车有发生侧翻危险,不能同时兼顾防侧翻控制与路径保持控制的问题,本文提出了一种基于线控转向系统的主动转向和差动制动的联合防侧翻控制策略。根据车身横向载荷转移率LTR的值判断发生侧翻危险的程度,计算出主动转向和差动制动作用的权值大小,从而得到附加前轮转角和制动力矩的大小。利用dSPACE硬件在环实验对控制策略进行了验证,实验结果表明这里提出的联合控制方法,能够使车辆在保持侧向稳定性的同时,较好地保持行车路径。     

基于EMB和路面自动识别的汽车ABS仿真

针对电子机械制动系统(EMB)车辆进行研究,给出了简化的车辆仿真模型和EMB制动器仿真模型,并结合路面识别技术为之设计了相应的ABS模糊PID控制器仿真模型.ABS制动控制器模型采用基于车轮最优滑移率的控制策略,最优滑移率由路面自动识别系统准实时的得出,ABS控制算法采用模糊PID控制,对EMB制动器进行滑移率S和制动压力F的闭环控制.仿真采用Matlab中的simulink工具箱建模,仿真结果证明路面识别系统能够正确识别路面并确定最优滑移率,基于EMB制动控制器的车辆的ABS控制器始终将制动过程滑移率控制在路面识别系统确定的最优滑移率附近.     

基于LTR的汽车差动制动防侧翻动力学研究

为了提高汽车的抗侧翻能力,以四自由度汽车模型为基础,研究分析了横向载荷转移率(LTR)与汽车运动参数的相互关系,提出了一种基于LTR的汽车差动制动防侧翻动力学模型,在此基础上研究分析了差动制动时制动力大小对汽车防侧翻性能的影响,此项研究成果补充了汽车差动制动防侧翻控制理论.仿真结果验证了所建立动力学模型的有效性.     

基于模糊模型的车辆稳定性控制方法研究

采用系统辨识的方法建立车辆的模糊模型，从而将车辆非线性系统模型通过模糊化方法分解为若干线性子系统，系统的输出是这些线性子系统输出的加权和，提出了基于梯度下降法的模糊模型辨识算法。根据所建立的模糊模型推导了广义预测控制模型(CARIMA)，为车辆的稳定性控制问题的研究提供了新方法。运用该方法对车辆的制动转向工况进行了仿真研究，结果表明，基于模糊模型的广义预测控制能有效改善车辆的稳定性。     

基于模糊PID算法的双侧电传动履带车辆转向控制策略研究

为了提高电传动履带车辆的转向控制性能,首先进行了履带车辆转向动力学分析,研究了履带车辆转向特性,进而针对履带车辆转向轨迹可控性差、动态响应慢等缺点,提出一种基于模糊PID算法的双侧电传动履带车辆转向控制策略,将驾驶员转向意图解释为内侧电机制动力矩,并通过模糊算法对外侧电机力矩进行跟随控制,实现稳定的转向轨迹并提高转向响应速度。转向过程中的纵向车速由PID算法进行控制,通过模糊因子来实现模糊控制算法与PID算法之间的融合。仿真结果表明,所提出的控制算法可以实现稳定可控的转向轨迹,具有良好的鲁棒性,与传统转向力矩分配策略相比,该控制算法的动态响应时间缩短约0.7s。     

动态预测车辆LTR的侧向稳定性滑模控制研究

为提高车辆在转向过程中的侧向稳定性,以车辆行驶过程中的横向载荷转移率作为控制目标,建立基于横向载荷转移率的车辆侧向稳定性动态预测方法,提出滑模变结构控制器结合差动制动控制原理实时调控各车轮制动力的方法,改善车辆在行驶过程中的转向性能及制动性能。采用CarSim-Matlab/Simulink进行联合仿真以验证该方法的有效性,验证过程选取Fish-Hook和角阶跃两种工况进行测试分析,结果表明,所搭建的预测及控制算法能有效预测到车辆的侧向运动状态并改善车辆的侧向稳定性。     

分布式驱动电动汽车EPS设计与联合仿真研究

针对汽车转向的轻便性和稳定性问题,对分布式驱动电动汽车EPS进行了研究。设计了助力电机电流的模糊PID控制算法,建立了以Adams/Car为平台的分布式驱动电动汽车模型,提出了一种基于Car和Matlab/Simulink的机电一体化联合仿真方法,利用联合仿真模型的闭合控制回路对分布式驱动电动汽车的转向轻便性进行了双移线工况仿真,对操纵稳定性进行了转向盘角阶跃输入和低速转向回正仿真试验,分析了转向盘力矩、横摆角速度和车辆侧向加速度响应曲线。仿真研究结果表明:EPS控制下转向轻便性和操纵稳定性分别提高35.5%和13.9%,与PID控制相比,所设计的模糊PID控制提高了汽车转向综合性能。     

基于能量法的分布式驱动电动汽车防侧翻控制

分布式驱动电动汽车具有优越的侧倾稳定性控制功能,但基于横向载荷转移率评价进行控制并不能充分发挥其技术优势。为提升该类车型恶劣工况下的防侧翻控制能力,针对当前侧翻评价指标的不足,开展基于能量转化评价的稳定性控制研究。针对该类车型的结构特点,建立车辆系统坐标系,借助欧拉旋转角法推导了整车在侧翻运动过程中动能、势能和耗散能的表达方程;通过计算车辆失稳能量阈值与车辆实时失稳能量,提出综合多因素的车辆稳定性评价指标;基于侧翻动力学模型设计出防侧翻滑模控制器;通过在分布式驱动系统力矩阈值范围内开展基于驱动轮力矩分配的差动驱动,实现了整车的防侧翻控制。研究表明,基于能量法制定的空间失稳评价指标相较于横向载荷转移率而言,更能准确、灵敏地反映整车侧倾运动状态的变化趋势,基于其设计的防侧翻控制方法通过主动分配两侧驱动力矩,削弱了相关能量转化,有效抑制了整车侧倾运动,显著提高了侧倾稳定性。     

重型半挂汽车列车主动转向控制策略研究

为了提高重型半挂汽车列车的高速操纵稳定性,基于模糊控制和PID理论,提出了一种牵引车加挂车主动转向控制策略。首先,在MATLAB/Simulink软件中建立三轴重型半挂汽车列车的三自由度线性模型,并对模型有效性进行验证;其次,以三自由度线性模型与TruckSim非线性模型的牵引车横摆角速度偏差及偏差变化率为输入,设计了牵引车后轮主动转向模糊控制器,同时,以挂车横摆角速度偏差设计了挂车车轮主动转向PID控制器;最后,利用MATLAB/Simulink与TruckSim进行联合仿真,分别对牵引车加挂车主动转向控制、牵引车主动转向控制和传统无控制车辆进行双移线工况及重型铰接式车辆后部放大(Rearward Amplification, RWA)性能测试。结果表明,所设计的牵引车加挂车主动转向控制策略相比传统无控制车辆优势明显,有效减小了车辆横摆角速度、质心侧偏角和铰接角等值,牵引车与挂车最大横向位移偏差分别降低了13.75%和29.17%,且RWA比率降低了13.32%,显著提高了重型半挂汽车列车的高速路径跟踪性能及操纵稳定性能。