基于联合控制的汽车驱动防滑控制仿真

为提高车辆在低附着路面上的加速性能,设计了基于节气门干预与制动干预联合控制的汽车驱动防滑控制系统(ASR).建立了防滑系统的动力学模型和基于模糊PID控制算法的控制器模型,并进行了低附着路面和对开路面工况的仿真对比实验.实验结果表明,采用模糊PID控制算法,通过控制节气门和对滑转驱动轮进行制动控制,能够有效控制汽车在低附着路面上加速时驱动轮过度滑转,大大提高了汽车在单一低附着路面和对开路面上的加速性能,验证了ASR控制策略的合理性,为开发实际控制器提供了依据.     

三轴重载汽车自寻最优制动及硬件在环验证

为了提高三轴重载汽车的制动安全性能,搭建了制动动力学模型,基于TruckSim建立了三轴重载汽车整车模型.在对Burckhardt"轮胎-路面"模型和以往自寻最优制动理论研究的基础上,设计了应用于整车模型的三轴汽车自寻最优ABS控制器.采用硬件在环实验的方法,在高附路面、低附路面和对开路面3种工况下验证了控制器的可行性,加入传统ABS作为比较.实验结果证明,在3种工况下,自寻最优ABS将车辆控制在不同的滑移率下,低附路面下的制动效果最明显,制动时间减少0.96s,制动距离减少2.77m,横摆角速度峰值减少1°/s,说明自寻最优ABS可以自动搜索车辆当前路面下的最优滑移率,提高了三轴重载汽车的制动性能和制动过程中的稳定性.     

电动轮汽车电液复合ABS控制的联合仿真

针对传统纯液压防抱死制动系统(Anti-lock braking system,简称ABS)振动噪声较大和在低附着路面上易引发车轮抱死等问题,鉴于电机制动与液压制动在特性上互补,从充分运用电机制动提升电动轮汽车ABS性能出发,提出一种用于电动轮汽车的新型电液复合ABS系统。由于电液复合ABS是一个"由两控制变量去实现同一控制目标的系统,是一个存在控制冗余且时变耦合的系统",为此,首先提出了电液复合ABS控制方法的设计原则及其新的系统结构;然后分析电液两制动的各自调节方式及其组合,并对防抱制动全过程从电液调节组合调控滑移率性能方面进行研究,找到最佳的制动调节组合构成防抱制动全过程;最后利用ADAMS软件和MATLAB软件分别建立电动轮汽车的整车机械动力学模型和整车控制模型,通过联合仿真验证控制方法的效果。结果表明:该控制方法能够更加精确的调控车轮滑移率,使其长时间处于最佳滑移率附近,制动距离降低11%以上,有效提升了ABS的性能,证明所提出的电动轮汽车电液复合ABS的系统结构和控制方法合理高效,可应用于对开路面或对接路面上对电液复合ABS整车控制方法进行理论研究、仿真试验以及实用化探索。     

汽车ABS与AFS集成控制算法

提出一种制动防抱死系统(ABS)与主动前轮转向(AFS)系统的集成控制算法.ABS采用逻辑门限值控制算法,以车轮的角加速度为主要门限、滑移率为辅助门限.AFS采用基于二自由度车辆模型建立的横摆力矩补偿前馈控制和滑模反馈控制相结合的复合控制算法.采用8自由度车辆模型验证所提出的控制算法,该模型包含“Magic Formula”轮胎模型和基于单点预瞄的驾驶员模型.在Matlab/Simulink中通过对开路面的直线制动工况和定圆弯道制动工况下的仿真来评价集成控制算法.仿真结果表明:在对开路面上ABS与AFS的集成控制能够有效地缩短制动距离,提高车辆制动过程的方向稳定性.     

基于虚拟样机技术的重型汽车ABS模糊控制研究

 在ADAMS/Car中建立三轴重型载货汽车的虚拟样机模型,包括前后悬架、动力总成、转向系统、稳定杆、制动系、轮胎及车身,同时还考虑了轮胎、悬架弹簧、减振器等部件的非线性.利用Matlab/Simulink建立了基于滑移率的防抱死制动系统ABS模糊控制系统.分别在高附着路面、低附着路面及分离系数路面上进行不同载重下的直线制动仿真,计算汽车制动时的动态特性,并与无ABS的常规制动进行比较.结果表明,本文设计的基于滑移率的ABS模糊控制策略对于重型汽车具有良好的控制效果,使车轮的滑移率控制在最佳滑移率附近,防止了车轮的抱死,在制动距离、制动时间及制动稳定性方面都有较突出的优势.     

基于路面识别的重载车ABS控制与硬件在环试验

建立了整车多体动力学模型,提出了路面附着系数估计算法,在Matlab/Simulink中搭建了路面识别模块和ABS制动模块以及制动压力模块,应用自适应的控制策略对整车的制动性能进行仿真分析.在三轴汽车底盘实验台上进行了硬件在环测试,验证了含有路面识别的ABS控制系统的车辆制动距离明显小于无路面识别的ABS控制系统的车辆制动距离,具有良好的自适应性和控制精度.     

半挂汽车列车转弯制动横向稳定性控制

为实现半挂汽车列车在转弯制动时的横向稳定性,建立了半挂汽车列车非线性动力学仿真模型. 利用实车系统的稳态转向试验与直线制动试验,验证了模型的可靠性. 对在低附着路面上行驶的半挂汽车列车转弯制动失稳机理进行了分析. 设计了以牵引车和半挂车的补偿横摆力矩来修正横向稳定性的控制策略,仿真结果表明,控制方案可有效地纠正半挂汽车列车在低附着路面上转弯制动的过度转向,改善车辆的横向稳定性.     

基于ABS制动过程特征参数的路面附着识别

利用轮速信号和防抱死制动系统(ABS)控制器提供的压力调节状态确定ABS减压过程的最大滑移率和轮速回升阶段的最大车轮角加速度,提出了一种基于这两个特征参数的路面附着识别算法。通过实车ABS道路试验,获得不同路面附着条件下这两个特征参数在坐标平面内的分布,并根据特征参数点在该平面内的分布规律确定能够区分高、低附着路面的分界线。为防止误判,根据由参考车速确定的制动减速度对识别得到的路面附着进行修正。采用不同附着路面条件下的ABS制动试验实测数据对算法进行验证,结果表明在仅测量轮速的情况下可有效识别高、低附着路面。     

ABS四轮车辆的Matlab/Simulink建模与仿真

建立了一种四轮车辆制动防抱死系统(ABS)的车辆模型、轮胎模型、路面状况模型和轮速传感器模型，嵌入了气压制动系统和ABS控制逻辑模拟；采用Matlab／Simulink模拟了汽车在直线制动，转弯制动和不同附着系数路面制动的运动状态，为ABS产品的开发提供了依据．     

汽车ABS/ASR技术及发展趋势

防抱死制动系统(Anti-lock Brake System简称ABS),是基于汽车轮胎与路面之间的附着性能随滑动率改变的基本原理而开发的高技术系统,它从防止制动过程中车轮"抱死"的机理出发,避免汽车后轮侧滑和前轮丧失转向能力,以达到提高汽车行驶稳定性、操纵性和制动安全性的目的.20世纪80年代中期,在ABS的基础上又发展了驱动防滑系统(Anti-skidding Restraint,简称ASR),它包括制动防滑和牵引控制两部分.     

急刹车情况下汽车防抱死制动性能影响因子分析

采用传统方法对急刹车情况下汽车防抱死制动性能进行研究时,通常将车轮转速作为影响因子确定车轮转速阈值,效率不高。提出一种新的汽车防抱死制动性能影响因子,通过对制动器摩擦力矩所需的力、地面制动力、地面附着力等进行分析,完成急刹车情况下汽车防抱死制动过程中受力分析。通过对急刹车情况下汽车防抱死制动过程中车轮滑动程度、滑移率和轮胎侧偏角等进行分析,完成汽车防抱死制动性能影响因子分析过程。依据汽车横向稳定性、控制误差、轮胎特性变化,以及车辆运动状态和路面条件等,对汽车防抱死制动过程中滑移率和轮胎侧偏角之间的关系进行描述,实现滑移率的实时控制,保证制动过程中的附着力,提高汽车防抱死制动性能。实验结果表明,依据实际情况实时改变滑移率,保证高附着系数,对汽车防抱死制动性能有积极的影响。     

紧急制动工况下车辆的PI稳定性控制

针对制动工况中的汽车,建立9自由度车辆动力学模型,并基于车辆动力学模型,采用比例-积分(PI)稳定性控制逻辑算法对车辆的行驶状况及运动姿态进行控制.最后,利用CarSim和MATLAB/Simulink联合仿真平台,结合低附着系数路面和对开路面的紧急制动工况进行离线仿真.仿真结果表明:采用稳定性控制逻辑算法可以改善车辆的纵向运动状态,有效地抑制车辆的侧向运动,有助于提高车辆的稳定性.     

基于多模型自适应方法的智能汽车路径跟踪控制

路径跟踪控制是智能汽车的一项核心技术,跟踪效果的精确性和在各种路面附着条件下的鲁棒性是该技术的两大关键要素。但汽车动力学模型的不确定性,尤其是轮胎侧偏刚度的摄动使这两者难以同时得到满足。针对这一问题,将多模型自适应理论引入到智能汽车运动控制中处理不确定性系统的控制。首先,推导了多模型自适应控制律,提出了凸包构架下各个顶点的子模型对真实模型的自适应逼近律,并通过李雅普诺夫函数证明了所提出自适应律的收敛能力。在此基础上建立了汽车动力学模型和车辆-路径联合模型,并由多个顶点子模型构建可覆盖汽车轮胎侧偏刚度摄动范围的凸多面体,利用汽车动力学模型求解自适应率,通过车辆-路径联合模型,基于线性二次型方法(linear quadratic regulator, LQR)求解各个顶点的子模型处的反馈控制律,并通过所得出的自适应权重进行加权。基于Carsim/Simulink的联合仿真结果表明,所提出的多模型自适应路径跟踪控制器在保证鲁棒性的同时克服了传统鲁棒控制方法的保守性问题,与基于名义模型的LQR控制器和鲁棒保性能控制器相比,在高附着路面和低附着路面上都可以取得更好的控制效果,很好地解决了路径跟踪...     

轮胎非稳态侧偏力学中E函数分析

为更好地分析考虑胎体复杂变形的轮胎非稳态侧偏特性理论模型 ,在模型传递函数中定义了 E函数。通过推导 E函数的 Taylor展开式与导数关系式 ,探讨了速度变化时 E函数的频率特性以及速度变化时 E函数的简化形式 ,分析了轮胎非稳态侧偏特性与 E函数之间的内在关系。得出了通过 E函数的 Taylor展开式可以从轮胎非稳态转偏模型推导出轮胎稳态转偏理论模型的结论 ,得到了简化形式 E函数的频率特性与原 E函数频率特性的偏差受速度、频率影响的定性关系。其分析结果可用于轮胎力学与车辆动力学建模与仿真     

大客车紧急状态纵向可控域模型研究

为提高车载避撞系统的工作效能,在充分考虑轮胎模型的情况下,针对不同路面附着系数建立相应的大客车紧急状态纵向可控域模型。首先通过车载DSP实时获取可控域模型参数,并在此基础上构建四轮八自由度的车辆模型,且结合大客车轮胎模型的特点,选取Gim轮胎模型作为大客车轮胎的简化模型,结合前后车辆运动关系构建了基于车速的紧急状态纵向可控域计算模型。依据不同天气条件发生的频次以及危险程度等级,将路面条件划分成晴天、雨天、冰天以及雪天四种典型路面,针对不同路面条件下附着系数的差异性建立相应的可控域模型,并与传统的基于制动过程的可控域模型进行了对比分析,最后,对两模型的有效性进行了验证。结果表明：考虑路面附着系数和轮胎模型的可控域模型能够准确的逼近真实的可控域范围。     

基于逻辑门限值的爆胎车辆制动仿真研究

为研究汽车防抱死制动系统(ABS)在爆胎工况下的有效性,基于逻辑门限值控制设计了ABS控制系统,结合动力学软件CarSim与Simulink设计控制系统,以轮胎滑移率为控制对象,以纵向制动距离和横向偏移量为衡量标准,对正常驾驶和爆胎工况下的汽车采用不同的制动方式进行仿真研究。结果表明,在汽车正常行驶和爆胎工况下,逻辑门限值ABS控制器都能起到实时的制动效果,但不同的制动策略有着较为明显的差别;爆胎工况下,汽车的纵向制动距离较正常行驶的汽车有所延长,此时前左、右侧控制策略中的四轮独立控制策略的轮胎没有出现抱死现象,制动效果最佳。     

基于线控制动的轮胎与地面附着系数实时检测

轮胎与地面间的附着系数是影响车辆安全性能的重要因素.在理论分析的基础上,提出了基于线控制动的路面附着系数检测方法,利用踏板位置传感器估计制动器制动力,采用MMA6260Q加速度传感器检测车辆制动减速度,由制动器制动力与地面制动力判断轮胎运动状态,根据车辆载荷转移公式得到车轮法向载荷,获得进入滑动区域的利用附着系数,并由此得到地面附着系数.分析显示该检测方法可以较准确地识别轮胎与地面附着系数,具有一定的实用价值.     

基于轮胎力学特征的轮胎磨损主因子仿真分析

为了量化分析车辆在不同运动状态下轮胎的磨损程度,通过研究轮胎磨损模型,提出了基于轮胎力学特征的轮胎纵向磨损主因子和侧向磨损主因子,建立了基于"魔术公式"轮胎模型的轮胎纵向磨损主因子和侧向磨损主因子模型。通过对纯制动和纯转弯两种工况下轮胎磨损主因子的仿真分析,得出了滑移率、侧偏角、垂直载荷、纵向力、侧向力与纵向磨损主因子和侧向磨损主因子关系曲线。利用轮胎磨损主因子模型的仿真结果,为定量地分析不同运动状态下轮胎的磨损程度提供可靠依据,对延长轮胎的使用寿命具有重要意义。     

基于LQR的四轮转向汽车控制方法

用选定的加权系数将轮胎较大侧偏刚度和轮胎较小侧偏刚度的车辆状态方程关联起来,并应用了线性二次型最优控制理论(LQR)设计了综合考虑轮胎非线性特征的四轮转向线性二次型最优综合控制算法;用Matlab/Simulink和Carsim建立了联合仿真模型对所设计的控制算法的控制效果进行了验证. 仿真结果表明:在低附着系数路面进行车道变换行驶时,基于定轮胎侧偏刚度LQR线性控制的四轮转向汽车与前轮转向汽车相比具有更加优越的操控性能;基于非线性轮胎侧偏刚度LQR权系数控制的四轮转向汽车比定轮胎侧偏刚度LQR线性控制的四轮转向汽车要有较好的操控性能.