多轴转向车辆侧向动力学分析

利用拉格朗日分析力学体系,推导了考虑转向系统刚度、轮胎侧偏刚度和转向助力等因素的线性多轴转向车辆的三自由度普适动力学方程.利用两轴车辆动力学方程验证了多轴转向车辆动力学方程的正确性和普适性.基于上述普适方程,给出了车辆稳态圆周行驶的评价参数.探讨了采用质心零侧偏角控制策略的多轴转向车辆转向特性.分析了影响多轴转向车辆转向性能的因素.通过仿真分析、理论推导和试验相结合的方法验证了所推结论的正确性.为多轴转向车辆的设计和转向性能评价提供了理论依据.     

随动转向汽车前大灯定位控制研究

建立随动转向机构的定位反馈环路和归零处理,改进电控单元对步进电机的控制方式可以减少机构的滞后响应。软件实施静态测算预处理和动态非线性变换算法．可以提高系统定位精度、改善动态响应速度．所研究的定位系统通过了台架试验和道路试验．结果表明,系统能够有效地消除积累误差,实现大灯光束精确定位和准确控制．     

履带车辆高速转向极限速度研究

履带车辆转向,从转向半径的确定性上分类,有两种形式,一种是规定半径转向,另一种是自由半径转向,由于自由半径转向转向半径具有不确定性,所以掌握其转向规律,实施正确操作对提高车辆平均运动速度就显得尤为重要.本文结合某型履带车辆自由转向时的转向半径、角速度、运动速度,就如何提高自由转向的灵活性,以及高速转向的极限速度作如下阐述.     

履带中心距对履带车辆转向动态性能的影响分析

针对履带车辆由直驶状态切换到转向状态的动态过程展开研究,分析了履带中心距对转向动态性能的影响,结合履带车辆最常见的独立式转向进行动力学分析和仿真,结果表明履带中心距对转向的动态响应时间有很大影响,中心距越大则转向响应时间越短,且两者基本呈线性关系.     

多履带车辆转向性能分析

分析了履带着地段速度瞬心的偏移与履带受力的关系，并通过单履带试验进行了验证，在此基础上建立了多履带车辆稳态转向的数学模型。模型中考虑了履带板的纵向和横向滑移及履带宽度。对模型进行的数值计算分析了多履带的不同布置方案、转向方式及驱动履带条数对转向性能的影响。     

多轴转向车辆的转向性能

建立了多轴转向车辆的三自由度动力学普适方程,对多轴转向车辆的不同转向方式进行对比分析。分析了多轴转向性能评价参数与车速的关系以及车辆在时域和频域的响应。分析结果表明:多轴转向车辆的转向特性取决于车身质心的位置、轮胎的侧偏刚度、各轴的分布、各轴的质量及控制算法。对于同一多轴转向车辆,前轮转向和全轮机械转向的转向性能较为接近,采用零侧偏角控制策略的多轴转向车辆在高速运行时,车辆的横摆角速度、侧偏角和车身的侧倾角都比前轮转向和全轮机械转向要小,系统反应也更快捷,显著提高了车辆的稳定性、行驶安全性和乘坐舒适性。     

轮式车辆转向机构的遗传算法优化设计

在对车辆前轮转向机构进行运动分析的基础上,给出了参数优化设计的数学模型,提出了一种改进的遗传算法,并利用Matlab遗传算法工具箱对转向机构进行了优化设计,得到了满意的设计参数.讨论了遗传算法的一些关键技术:如改进的二进制编码方法.基于惩罚项的适应度计算,遗传算子的构造,以及遗传终止法则等.计算结果表明:与复合形法相比,遗传算法使目标函数值减少了6.6%,取得了较好的优化效果.从而更有利于减小转向车轮的滑移量和轮胎的磨损量,同时也验证了遗传算法解决多约束、多变量类型优化问题的可行性和优越性.     

车辆转向机构设计与分析

阐述了车辆转向机构的设计方法,并定性分析了不同的车辆技术参数对转向机构转动性能的影响.     

农用车辆自主转向导航的发展现状

本文主要对目前国内外的农用车辆的自主转向导航的发展现状进行了总结和介绍，并对农用车辆的自主转向进行展望。     

主动前轮转向车辆操纵稳定性的仿真分析

在建立主动前轮转向系统模型和整车模型的基础上,针对不同路面附着系数,分别考虑汽车有无主动转向、有无主动转向干预的情况,对整车在不同车速以及不同方向盘转角输入情况下进行阶跃响应及单移线仿真分析。仿真结果表明:阶跃输入时,在不同路面附着系数及方向盘转角下,汽车在低速转向时横摆角速度、质心侧偏角增大,转向更加灵敏,在高速时横摆角速度、质心侧偏角变小,转向更稳定、更安全;单移线运动时,在高路面附着系数以及小方向盘转角下,汽车在低速变道时因主动转向干预方向盘实际转角增大,变道更加灵敏、迅速,在高速变道时因主动转向干预方向盘实际转角变小,变道更稳定、安全。     

四轮转向车辆操纵稳定性的最优控制策略研究

为提高四轮转向汽车的操纵稳定性,提出一种联合后轮转向和横摆力矩的最优控制方法.从7自由度四轮转向整车模型出发,建立车辆转向的线性化简化模型和理想模型,并基于二次型最优控制理论推导出前馈控制器和反馈控制器.仿真结果表明:在低速和高速行驶工况下,相比传统的前馈控制,基于最优设计的前馈控制器能改善车辆的行驶姿态,而实施前馈加反馈的最优控制方法可获得更优的理想模型跟踪控制性能,实现了零侧偏角控制目标,同时横摆角速度的控制误差也很小,使得汽车具有更好的行驶轨迹、速度保持能力和稳定状态,进一步提高了车辆的操纵稳定性.     

用于车辆动力学实时仿真的转向力输入模型

基于某样车转向系统的具体结构,建立了考虑转向系统弹性和转向齿条动力学的转向力输入实时仿真模型。模型构建了由左右转向轮轴、左右横拉杆和转向齿条组成的完备动力学系统。建立起动、静两种摩擦状态下转向系统干摩擦的求解算法,较好地描述了转向系统干摩擦内在的非线性特性。仿真结果表明,所建模型能够较准确地模拟车辆的转向性能,描述转向干摩擦力学特性,满足实时性仿真要求,在车辆动力学的仿真分析中具有应用价值。     

铰接式履带车辆的结构参数对转向性能的影响

建立了铰接式履带车辆软路面稳态转向数学模型，分析了车辆宽长比、铰点位置、后车与前车长度比等因素对转向性能的影响。利用铰接式履带车辆模型的转向试验，验证了理论分析结果。     

一种基于转向意图的车辆敏捷性控制策略

为提高车辆紧急转向时的敏捷性和安全性,提出了一种以主动横向稳定杆系统为执行部件的基于转向意图的车辆敏捷性控制策略。对车辆转向时轮荷转移的侧倾动力学机理进行分析,开发了一种改进的驾驶员转向意图识别方法。根据转向意图和车辆侧倾动力学机理动态分配前后轴上左右车轮载荷,引入稳定性控制方法,进而提升车辆行驶过程中的敏捷性控制策略。搭建Simulink-CarSim整车模型进行仿真验证。仿真结果表明,相对于传统车辆,有主动稳定杆控制的车辆转向盘转角使用量减小约9%,质心侧倾角峰值减小约22%,同时横摆角速度提高4%,使用较小的转向盘转角实现紧急转向控制,提高横摆转向响应,提升车辆的敏捷性和稳定性。最后,搭建ECU在环试验台验证了仿真算法,可为后续的稳定杆样车开发提供参考。     

弯道行驶车辆瞬态气动特性的数值模拟

应用计算流体力学方法,采用重叠网格的策略,对直道行驶的简化模型进行瞬态数值模拟研究,然后进行风洞试验验证。在此基础上,对弯道行驶状态下简化模型周围流场的瞬态气动特性进行了数值模拟,得到了弯道行驶状态下模型周围的流场分布和气动阻力系数等气动特性,并与直道行驶状态下的结果进行对比分析。结果表明:弯道行驶车辆受到了瞬态侧向力及横摆力矩的作用,并且随着转弯半径的减小,侧向力和横摆力矩急剧增大,行使速度的变化也会带来侧向力和横摆力矩的改变,从而影响车辆的行驶稳定性。本文为进一步研究弯道行驶车辆的瞬态气动特性提供了理论参考。     

静液传动高速履带车辆转向参数匹配与控制

为了解决静液传动履带车辆转向时外侧系统压力容易过高以及转向轨迹控制问题,基于双侧轮边液压驱动结构特点,提出了外侧马达采用压力、发动机转速双参数控制,内侧跟随外侧采用速度闭环控制的转向控制策略,对目标相对转向半径与方向盘转角、车速,马达排量与发动机转速、系统压力等参数进行了匹配。建立了整车转向仿真模型与实车实验系统。仿真与实验结果表明,控制策略能有效控制系统压力,参数匹配结果能满足转向控制要求,车辆按照目标相对转向半径实现了准确快速转向。     

多轴转向车辆转向系统的H2／H∞混合控制

推导了多轴转向车辆三自由度动力学模型,用Matlab软件和H2/H∞优化控制理论,设计了三自由度多轴转向车辆横摆率跟踪控制的H2/H∞混合最优控制器,建立了理想跟踪目标模型.以三轴转向车辆为对象,分析了该控制器对多轴转向车辆转向性能的影响.仿真分析结果表明,H2/H∞混合最优控制器使得多轴转向车辆具有很好的系统性能,同时保持了良好的鲁棒性能,提高了车辆的转向性能,保证了多轴转向车辆的安全性和操纵稳定性.     

基于双功率流差速转向履带车辆关键参数研究

为了适应复杂环境和非结构化地形,提出一种具有平衡摇臂的双功率流差速转向的履带车辆动力底盘.该履带车能够实现调节地隙、自适应路面、障碍物跨越、灵活的姿态调节和稳定的姿态保持以及轮履复合的设计要求.确定了具有差速转向机构的履带车辆的总体构型方案,根据驱动力和行驶阻力的平衡建立了行驶模型,根据履带车辆爬坡角度和爬坡速度,建立了爬坡时所需功率模型,以此为基础,确定了移动机器人爬坡时驱动电机最大功率与最大爬坡度和爬坡时的车速之间的关系,分析和计算了履带车辆直线行驶电机、转向行驶电机、摆臂调节电机的功率,推导出了转向时内外侧履带所受的转向阻力矩,并确定了车辆对质心总转向阻力矩.该研究成果为履带车辆的样机研制和试验提供了理论依据和研究手段.     

智能车辆弯道速度与转向自适应耦合控制

针对车辆在弯道高速行驶时的轨迹跟踪精度低和转向稳定性差的问题,提出了一套基于车辆运动学模型的横纵向耦合控制算法.采用不同于纯跟踪的预瞄式期望前轮转角计算方法,并利用横向加速度约束进行纵向控制,同时设计了高速条件下的预瞄二级减速控制算法,实现转向与速度联合控制.为了提高算法的工况适应性,采用麻雀搜索算法根据道路曲率和车速优化预瞄时间,并基于Simulink和Prescan联合仿真,验证算法在不同曲率弯道下的控制效果.结果表明：采用基于麻雀搜索算法寻优的预瞄式横纵向耦合控制算法能够较好地改善轨迹跟踪精度和转向的平顺性,且算法对不同曲率道路场景的适应性很强.将仿真结果和驾驶模拟数据对比,结果显示,该算法和自然人驾驶方式吻合度较高.     

集成化转向和制动的车辆主动安全控制系统研究

针对汽车主动安全控制策略研究的需要,设计了转向和制动集成化的车辆主动安全研究系统。该系统包括装配线控转向、线控制动主动安全系统的实验车辆以及AUTOBOX硬件结构,同时有车辆动力性仿真软件MSCCarsim和与AUTOBOX无缝接口的MATLAB／Simulink作为软件支撑,可以实现车辆主动安全控制系统仿真、实时快速原型（RCP）／硬件在回路测试（HIL）等功能。为验证系统的可行性,建立了七自由度车辆动力学模型,提出了基于扩展Kalman滤波的车辆运动参数估计方法,并初步进行了控制方法和控制器设计的验证和分析工作。