汽车侧倾稳定性的动态仿真(一) --数学模型的建立

本文通过对独立悬架和非独立悬架侧倾运动特性的分析并结合采用已有的轮胎力学模型，建立了反映独立悬架和非独立悬架侧倾运动特性的数学模型。在此基础上，根据汽车侧倾时悬挂质量对前后悬架的力和力矩作用来组合前后悬架，我们得到了双轴汽车在稳态转向时侧倾运动的数学模型。通过组合不同的前后悬架，这个数学模型可以反映各种悬架配置的双轴汽车。它主要是针对汽车进行稳态转向时的侧倾情况，考虑了汽车的结构参数、惯性参数以及悬架、轮胎的柔性形变对汽车侧倾运动特性和抗侧翻能力的影响。它可以用来计算一定横向加速度下汽车的侧倾反应和轮胎的载荷变化，也可以用来计算一辆确定的汽车在保持侧倾稳定性的前提下所能达到的最大横向加速度，还可以用来分析各项参数对汽车侧倾稳定性的影响。     

工程车辆翻车时ROPS刚度、斜坡角度和安全带方式对人体损伤的影响

应用有限元与多刚体方法,针对某ZL50型装载机沿30°和45°斜坡翻车过程中司机动态响应进行仿真分析。以人体损伤为评价指标对比分析了不同的翻车保护结构(ROPS)刚度、斜坡角度以及安全带约束方式对司机损伤的影响。结果表明:在能够提供人体生存空间的前提下,ROPS刚度越小,人体受到的损伤越小;斜坡角度的变化影响人体损伤部位;4点式安全带能够有效降低人体头部损伤的几率;安全带形式对颈部损伤影响很小。     

基于神经网络和侧翻时间算法的轻型汽车侧翻预警

为实现车辆侧翻精确预警,建立了三自由度侧翻模型和基于侧翻时间(TTR)算法的侧翻预警算法。在此基础上引入仿生智能神经网络,提出基于多状态参量修正的NN-TTR侧翻预警算法。选取典型车辆状态参数组合对传统TTR进行修正分析,并利用Matlab/Simu-link与Carsim联合仿真平台对侧翻预警算法进行验证。结果表明,基于NN-TTR的轻型汽车侧翻预警算法能够有效提高侧翻预警精度,为主动防侧翻控制奠定良好基础。     

Structured estimation of tire forces and the ground slope using SM observers

In agricultural context, the principal cause of serious accidents for all-terrain vehicles(ATVs) is rollover. The most important parameters related to this risk is the ground slope. In this paper, we propose a structured observer to estimate the system states and the longitudinal tire forces using only wheel angular velocities measurement. The robust estimation is based on a second order sliding mode observer. This estimation is then used to build up a ground slope estimation. The algorithm is composed by two cascaded estimators. This structured estimation is then applied to the model of an agricultural vehicle G7(GregoireTM) integrated in the driving simulation environment SCANeRTM-Studio.     

KF60型自翻车倾翻风缸设计研究

文章介绍了KF60自翻车倾翻风缸的整体焊接式设计方案、结构特点、主要参数、发展方向。     

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.     

Rollover Prevention of Mobile Manipulators using Invariance Control and Recursive analytic Zmp Gradients

We present a rollover prevention control law for wheeled mobile manipulators based on the invariance control framework, and that makes use of recursively calculated analytic gradients of the mobile manipulator’s zero moment point. Our controller relaxes many of the assumptions made in existing approaches, and enhances robustness through the use of exact gradient information. Numerical experiments demonstrate the improved performance of our controller vis-à-vis existing rollover prevention schemes.     

融合侧翻稳定性的SUV换道轨迹规划方法研究

针对运动型多功能汽车(Sport utility vehicle,SUV)换道过程中侧翻安全问题,提出融合侧翻稳定性的SUV换道轨迹规划方法。建立三自由度车辆动力学模型,推导SUV侧翻稳定性及侧滑稳定性评价指标。采集自车状态及环境信息,将换道轨迹规划分成预规划和重规划两个阶段;预规划阶段采用五次多项式模型生成横向轨迹簇,重规划阶段考虑周围车辆动态变化,生成包含自车纵向速度信息的轨迹簇。融合侧翻稳定性指标、侧滑稳定性指标以及双圆拟合的车辆外形最小距离,构建代价函数;进行轨迹簇碰撞筛选、稳定性筛选及轨迹选择。运用内点惩罚函数进行轨迹优化,求解最优轨迹。选取两种典型工况进行换道轨迹规划仿真,结果表明SUV沿着该方法规划的轨迹行驶可完成换道躲避障碍物,且横向位移小、换道效率高,可有效避免侧翻危险。     

液罐车流-固耦合分析及优化设计

在液罐车转向的过程中,罐体内液体的晃动会对液罐车产生侧向冲击力和侧倾力矩。以非满载液罐体为研究对象,采用流体体积法(Volume of fluid,VOF)对转向工况下的液体晃动进行数值分析,获得了侧向加速度和充液比对液晃的影响规律。建立液罐车侧向动力学模型,仿真结果表明,充液比为50%~70%时液罐车侧翻阈值较小。对罐体内部结构进行优化设计,设计一种倒V型防波板装置来降低液体对罐壁冲击。研究了9种倒V型防波板在不同充液比时的减晃效果,结果表明,安装三块夹角为150°的V型防波板防晃效果最好。搭建缩比液罐车侧倾台架,利用电动液压缸举升整个钢板平面和滑台以模拟罐车侧倾状态,同时滑台带动罐体向反方向平移,实现质心位置纠正,从而减小液体侧向晃动力与侧倾力矩,提高了液罐车的侧向稳定性。