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。     

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。     

基于降阶观测器的四轮转向车辆扰动操纵稳定性控制

考虑在实际中车辆受到不确定情形的外扰及车辆质心侧偏角和侧倾角难以直接测量,建立四轮转向(Four-wheel steering , 4WS)车辆控制系统数学模型,提出一种基于降阶观测器的前轮和四轮转向车辆扰动操纵控制策略,应用最优控制理论设计反馈控制系统,进行高速动态仿真。结果表明该降阶观测器跟踪性能良好、速度快且估计误差小;系统具有良好的动态特性和鲁棒性,4WS车辆更能有效地提高车辆扰动操纵稳定性和安全性。     

铰接式非公路车辆侧倾过程动态仿真

铰接式车辆工作环境是十分恶劣的,由于自身的结构尺寸和车身质量大,一旦发生侧翻,就会造成人员身伤害、车辆的严重损坏和公路设施的破坏.因此分析和研究转向行驶安全稳定性尤为重要.为此建立了铰接式车辆侧倾过程的数学模型,根据铰接式车辆在侧倾过程中的一些重要特性,研究和分析铰接车辆侧倾的影响参数,通过MATLAB和VEH-SIM进行计算机仿真,从而获得实现铰接车辆安全稳定性能的途径.     

模糊逻辑控制的车辆稳定系统动力学仿真

车辆在行驶过程中受路面不平整度的干扰,导致车辆振动现象较为严重,甚至造成车辆侧翻,不能很好地满足车辆行驶的稳定性.对此,创建了车辆模型简图,推导了车辆侧倾运动方程式,分析了模糊控制法则,根据最优控制理论设计车辆稳定性模糊逻辑控制器.采用数学软件Matlab对车辆横向加速度、侧倾角及侧倾角速度进行仿真,并与PID控制系统的仿真结果进行对比和分析.仿真误差曲线显示:车辆在行驶过程中,受到地面复杂路况干扰时,采用模糊逻辑控制方法,车辆产生的横向加速度、侧倾角及侧倾角速度较小.车辆行驶采用模糊逻辑控制方法,降低了车辆振动幅度,提高了车辆行驶的稳定性和安全性.     

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。     

静态侧倾稳定角的计算与影响因素分析

综合考虑重型商用车横向稳定杆角刚度、轮胎垂直刚度和悬架组合角刚度等因素,建立了静态侧翻简化数学模型,计算出商用车的静态侧倾稳定角。基于ADAMS建立了商用车整车的刚柔耦合模型及翻转试验台,完成了模型求解。将模型结果与实车测试结果进行对比,结果表明:两者误差控制在1.4%。最后应用该数学模型分析重型商用车侧倾稳定角关键影响因素的主要参数。     

新型货运挂车车轴液压疲劳试验台的研制

车轴作为货运挂车的重要零部件,其质量对车辆的安全性能起着至关重要的作用。根据车轴的疲劳性能测试要求自行设计制作了一套液压伺服疲劳试验台。结合车辆运载过程中车轴的受力情况制定了试验台的加载方案,同时建立和分析了试验台中伺服系统的动态数学模型。利用LabVIEW软件编写了试验台闭环控制系统的控制程序,并对试验台上2个液压缸的输出特性采用不同波形信号进行测试。试验结果表明:该疲劳试验台可以对输入波形进行较为准确的跟随运动。本试验台加上压力传感器后还可以进行指定载荷的疲劳试验。     

基于Matlab的矿用汽车后悬架侧倾特性运动学分析

矿用汽车后悬架采用油气悬挂缸、横向导向杆、A型架的形式。运用运动学分析方法和向量复数法,在侧倾平面内建立横向运动模型,通过数学方法求解得到后悬架不同状态下的关键点的坐标值,建立车辆后悬架侧倾运动模型,基于Matlab对各点拟合获得悬架侧倾特性,定量描述后悬架的侧倾运动规律。结果表明,横拉杆在设计过程中应尽可能按照增大长度、减小初始安装角的原则进行设计;改变悬架的刚度是调整车辆侧倾特性的最关键因素。所采用方法能够更加全面的反映运动参数变化的全过程,对于分析机构性能及合理设计具有重要的指导意义。     

基于单点预瞄最优曲率模型的单轨车辆驾驶员模型

单轨车辆动力学特性研究一般需要一个合适的驾驶员模型。基于郭孔辉的单点预瞄最优曲率模型,利用车辆转向时的Ackerman几何关系和稳态转向时横垂面内力的平衡分别确定目标转向角和目标侧倾角,建立适用于单轨车辆的驾驶员模型。模型重点考虑了驾驶员的预瞄、驾驶员对转向手把的转向力矩输入、驾驶员上半身在车座上绕通过髋部的纵向轴线转动的侧倾力矩输入以及驾驶员的动作滞后。为使实际转向角和侧倾角跟随目标转向角和目标侧倾角变化,转向力矩和侧倾力矩皆采用PD控制。采用ADAMS软件建立了驾驶员—车辆闭环动力学模型,并按双移线和蛇行两种典型行驶工况进行仿真。仿真结果表明车辆可以很好地跟随所设定的路径,验证了驾驶员模型的合理性。所建立的驾驶员模型适用于单轨车辆人—车闭环控制模型的动力学仿真研究。     

汽车侧倾稳定角与翻滚性能研究

通过相近车型的平台翻滚试验与侧翻静态试验结果对比,研究了侧倾稳定角与车辆翻滚性能之间的影响关系。利用综合考虑悬架组合角刚度和轮胎垂直刚度的简化数学模型,进行侧倾稳定角的求解。同时,基于有限元思想,对悬架和轮胎等关键结构详细建模,其他结构简化建模,利用有限元模型对微型汽车侧倾过程进行仿真,求解稳定角。将数学模型、有限元模型求解结果与实车试验结果进行对比分析,结果表明,两种求解方法的相对误差均小于5%,其中有限元模型的误差较小。综合对比两种求解模型的特点,分析了每种模型的试用阶段。     

基于滑模变结构理论的车辆主动横向稳定杆控制

为实现对车辆的侧倾控制,自主设计了主动横向稳定杆（AARB）装置。针对车辆在侧倾中存在的非线性、时变性特点,采用滑模变结构控制理论建立了滑模控制器从而实现对理想侧倾角的跟踪,并采用鱼钩与双移线转向工况进行了仿真试验。仿真结果表明,该主动横向稳定杆装置与传统被动横向稳定杆装置相比,能有效减小车辆的侧倾,同时具有良好反馈特性以,有利于驾驶员对车身姿态的判断,从而大大提高了车辆行驶的安全性与乘坐舒适性。     

汽车车身侧倾控制方法研究

车身侧倾角是制约汽车操纵稳定性和乘坐舒适性的重要参数。以侧倾梯度来衡量车身侧倾角的大小,对影响侧倾梯度的参数进行了灵敏度分析,得出了对侧倾梯度比较敏感的参数。针对某车型侧倾梯度超标的问题,通过调整该车型的弹簧刚度和稳定杆的直径,使得侧倾梯度满足要求。该侧倾梯度的调整方法对新车型的开发与车辆设计参数的优化匹配具有一定的指导作用。     

四轮转向车辆后轮转角模糊控制器的研究

为了增强车辆转向时的操纵稳定性,建立了包含侧向运动、横摆运动、侧倾运动三个自由度的四轮转向车辆三自由度动力学模型。以前轮转角和车速作为输入,利用模糊控制理论,建立了决策后轮转角大小的模糊控制器。最后运用Matlab/Simulink软件,进行前轮角阶跃试验,并与基于比例控制、反馈控制的四轮转向车辆进行对比仿真。仿真分析结果表明:所建立的四轮转向车辆后轮转角模糊控制器能够有效地缩短车辆到达稳定状态的时间,并能有效地减小质心侧偏角、横摆角速度以及侧倾角的稳态值,从而有效地提高了车辆中高速转向时的操纵稳定性。     

轮胎力学特性试验台的运动学分析

对国内外采用较多的A字架轮胎试验台进行运动学分析,发现该试验台在复合姿态角下,侧偏角、侧倾角、轮胎印迹中心存在偏移的现象,依据ISO轮胎坐标系的定义,采用空间解析几何方法推导出偏移量计算公式,计算结果表明：在大的复合姿态角下,各偏移量不可忽略。为有效解决该问题,提出一种新型结构6自由度轮胎试验台：采用多体动力学欧拉角旋转的方法,对新型轮胎试验台在不同姿态下的6个电缸长度进行仿真;分析6个电缸姿态角下的控制精度,并对6自由度平台的电缸进行空间上重新布置。结果表明：新型结构6自由度轮胎试验台在复合姿态角下各物理量无偏移,能任意控制轮胎的姿态,同时该新型结构中6个电缸布置的新方案提高轮胎姿态角的控制精度。     

车辆主动悬架协调控制技术研究

为解决汽车转向工况下悬架系统垂向振动控制和侧倾控制存在的协调问题,提出了基于功能分配的主动悬架协调控制策略,设计了垂向运动控制器、侧倾控制器和协调控制器,通过协调控制器对垂向运动控制器和侧倾控制器进行功能分配。在控制策略的实现过程中,利用Adams建立整车动力学模型,在Simulink中设计控制系统,搭建Adams/Simlink主动悬架整车联合仿真平台,并通过汽车二自由度线性模型验证该平台的可行性。在C级路面上进行了直线行驶和角阶跃输入两种工况的仿真实验,对算法进行验证。结果显示,通过协调控制器进行功能分配的主动悬架控制系统,能很好的协调垂向控制器和侧倾控制器,提高了汽车的综合性能。     

最新发明专利信息

车辆动态测试仪车辆动态测试仪是通过低成本、高精度的相对于惯性空间稳定的惯性平台,高灵敏度的速率陀螺仪和能在动态环境中可靠工作的数据采集器来实现的。本发明用于测量车辆行驶过程中的横摆角速度、纵横向线加速度、俯仰角、侧倾角等,还可用于舰船火炮     

静液传动混合动力车辆模拟试验台设计

静液传动混和动力车辆模拟试验台是静液传动混和动力车辆应用基础研究的重要工具.根据模拟试验台的研究内容对试验台中液压系统、机械系统、控制系统和软件系统的设计方案进行了介绍.对模拟试验台的不足的改进和进一步功能扩展提出了展望.     

基于LMI方法的车辆侧倾运动安全主动悬架H2控制器设计

为提高车辆转向-侧倾运动工况的安全性,基于线性矩阵不等式(LMI)方法设计侧倾运动安全主动悬架H_2控制器,直接控制横向载荷转移率(LTR)。首先,建立车辆转向-侧倾运动动力学模型,选择LTR、侧倾角和侧倾角加速度构造车辆侧倾运动安全综合性能评价指标。其次,为避免现有LQG控制器设计方法无法处理综合性能指标中包含干扰项(前轮转向角)和控制加权矩阵为0导致控制向量无法求取的难题,基于LMI方法设计主动悬架H_2控制器。然后,结合层次分析法和归一法,以鱼钩工况为典型转向工况仿真获取车辆转向-侧倾运动统计数据,进而确定了H_2控制器的控制加权系数。最后,通过多工况数值仿真验证了侧倾运动安全主动悬架H_2控制器的工作效果。结果显示:与被动悬架相比,在鱼钩工况、蛇形穿桩和双移线工况下,该H_2控制器在不改变车辆转向运动状态的情况下使车辆侧倾运动安全综合性能评价指标分别降低39.05%、36.51%和42.31%,使LTR的均方根值分别降低15.87%、15.62%和14.86%。说明设计的主动悬架H_2控制器具有良好的车辆侧倾运动安全控制效果。     

车体静强度试验台建设

介绍了一种固定框架型的车体静强度试验台,通过对试验台技术难点的解决,使得该车体静强度试验台可满足国内外现有的铁道车辆车体试验标准,可以快速、准确、方便地进行车体强度试验,对铁道车辆车体结构试验研究将发挥重要作用。试验证明,该试验台的液压和电气控制系统的设计是合理的。