线控转向稳定性控制设计

在线控转向系统中,方向盘和车轮相互独立,为车辆实现最佳的稳定性提供了很大的设计空间.本文通过Simulink和CarSim软件联合仿真建立了带有线控转向系统的车辆模型,对车辆模型进行了稳定性分析;提出了基于线控转向系统的主动安全控制算法;通过CarSim和LabVIEW联合建立的硬件在环试验平台实现了整车仿真数据与硬件台架信号的互相通信,并验证了主动安全控制算法.这为线控转向车辆稳定性的研究提供了一种新的思路和方法.     

半挂汽车列车AFS/DYC集成控制策略设计及验证

以追踪牵引车横摆角速度和折腰角为目标,在3自由度单轨车辆模型基础上设计了主动前轮转向/直接横摆力矩控制(AFS/DYC)的集成控制策略.基于Truck Sim与Simulink搭建车辆闭环仿真模型,进行了双移线工况和鱼钩转向工况仿真试验.仿真结果表明:附着系数为0.85、车速为105 km·h~(-1)的双移线换道操作时,在施加了集成控制的闭环系统下,车辆能够较好地跟踪参考响应,避免开环系统下的摆振现象,路径跟踪得到提升;附着系数为0.30、车速为55 km·h~(-1)的鱼钩转向时,闭环系统在该工况下运行良好,车辆顺利进入鱼钩转向,避免了在开环系统下的侧滑与折叠;所设计的AFS/DYC控制策略有效,可以改善整车的横摆稳定性.     

功率分流式混合动力系统结构优化与性能验证

对某具有双行星排的功率分流式混合动力系统进行了结构优化,并对优化后的系统进行运动学、动力学和效率分析,随后介绍了系统的工作模式及特点.基于Matlab/Simulink与LMS AMESim软件建立联合仿真平台,进行整车性能仿真.结果表明,整车能量消耗和动力性能均得到改善.纯电动模式下,城市工况(UDC)整车电能消耗降低8%;混动模式下,新欧洲行驶工况(NEDC)整车油耗降低6%.纯电动模式最高车速从110 km·h~(-1)增加到160 km·h~(-1).混动模式0～100 km·h~(-1)加速时间从14.5 s减少到10.0 s.     

线控转向汽车横摆角速度增益优化设计

为了解决汽车线控转向系统(SBW)转向角传动比的设计问题,对SBW汽车横摆角速度增益值优化方法进行了研究。在建立整车动力学模型和驾驶员模型的基础上,从人-车闭环系统角度出发,采用汽车操纵稳定性综合评价体系中的轨迹跟踪误差评价指标、驾驶员操纵负担的评价指标、侧翻危险性评价指标和侧滑危险性评价指标并与遗传算法相结合,在典型车速下对汽车横摆角速度增益值进行了优化。试验结果表明,采用优化后横摆角速度增益值设计的SBW转向传动比可有效地提高汽车操纵性,减轻驾驶员负担。     

互联空气悬架对整车振动性能的影响

以互联空气悬架为研究对象,通过搭建整车试验台架研究不同互联模式下车身加速度频率响应,综合车辆动力学、工程热力学和流体力学理论,建立集成非互联、横向互联、纵向互联和四角互联的互联空气悬架整车动力学模型,仿真研究互联模式对车身固有频率的影响,从频域和时域2方面研究互联模式在C级路面,车速为60 km·h~(-1)工况下的车身加速度响应规律.结果表明:与非互联模式相比,互联空气悬架车辆在正弦对扭激励下,前左簧上质量加速度均方根值在中低频为0.5~7.0 Hz时均有不同程度的改善,横向互联和四角互联模式能降低侧倾角固有频率,纵向互联和四角互联能降低俯仰角固有频率,在随机路面激励下3种互联模式下乘坐舒适性均得到提升.     

基于遗传算法优化的BP神经网络侧翻预警算法

针对轮毂液压混合动力重型商用车,引入基于遗传算法优化的BP神经网络算法建立侧翻预警控制策略.首先,建立重型车辆3自由度侧翻参考模型,选取车辆侧翻预警算法的侧翻指标,并结合参考模型建立侧翻指标观测器;然后,在传统TTR(Time-To-Rollover)侧翻预警算法研究的基础上,引入遗传算法优化的BP神经网络(GANN)对传统的TTR预警算法进行优化,建立基于GANN-TTR的侧翻预警算法;最后,利用Truck Sim仿真软件建立整车模型,利用AMESim仿真软件建立轮毂液压系统模型,在Matlab/Simulink环境下实现侧翻预警算法,并通过Matlab/Simulink、Trucksim和AMESim三软件搭建联合仿真平台,选取阶跃转向和鱼钩转向两种典型工况进行仿真,对比传统TTR、传统BP神经网络以及基于GANN-TTR的侧翻预警算法的预警精度.仿真结果表明,基于GANNTTR的侧翻预警算法能够有效提高预警精度,通过方向盘转角和纵向车速进行算法修正后得到的曲线与理想预警曲线误差最小达5%.     

载货汽车多侧翻指标关联性分析与实用化表征方法研究

以优化载货汽车实用化侧翻预警指标表征方法为目的,针对3种侧翻指标(侧向加速度、侧倾角、横向载荷转移率)展开理论关联性分析和动力学仿真试验验证。基于简化的车辆侧倾动力学模型,推导3种侧翻指标关联模型,在Matlab/Simulink中建立基于某轻型载货汽车实际参数的非线性多自由度动力学模型,设置车速与转向角独立变化的2组阶跃转向工况,研究车辆侧翻指标定量关联性及实用化表征方法。通过最终稳定点的分布拟合得到侧倾角和横向载荷转移率与侧向加速度之间的线性数值化模型,进而验证了提出利用侧向加速度间接表征侧倾角和横向载荷转移率的实用化侧翻预警指标表征方法。结果表明:随着方向盘转角和车速的提高,侧倾角和横向载荷转移率与侧向加速度在整个仿真过程中能够快速趋于稳态。通过此法计算出的车辆侧倾角和横向载荷转移率,为后续车辆侧翻预警控制系统的设计提供了良好的指标基础。     

地铁普通扣件钢轨波磨特性

通过分析上海某地铁线路上普通扣件轨道区段钢轨波磨实测数据,得到该区段波磨的典型通过频率.然后建立三维实体有限元模型并进行模态分析,发现实测波磨的典型通过频率均与轨道结构某几阶弯曲振型的频率相接近.最后基于摩擦功理论,建立磨耗计算模型并进行仿真计算,对波磨频率特征及发展特性进行分析研究.结果表明普通扣件轨道低频处峰值较大,而且不同车速下峰值频率基本吻合.结合磨耗叠加图及1/3倍频程等级图,可得相同速度下,随着叠加次数的增加,波磨波峰、波谷叠加位置相同,特征频率相同;不同速度下,波磨的特征频率并未随速度的改变而发生改变,体现了波磨固定位置和固定频率的特性.在车速80km·h~(-1)和60 km·h~(-1)下,波磨在40 Hz、80 Hz频带内发生的可能性较大;而在车速40 km·h~(-1)下,轨道上主要表现为均匀磨耗.同时车速对波磨的增长有一定影响,速度越大,总体磨耗量越大;但磨耗的发展速度并不完全随车速的增大而增大.     

电动汽车气流能量回收装置的设计与性能分析

为了探索电动汽车行驶气流能量回收技术以增加续航里程,借鉴小型风力发电机的研究方法,在电动汽车前舱内设计了一个由风道和升阻结合式垂直轴风力机组成的气流能量回收装置,并分析风道引起的汽车头部流场变化对整车风阻的影响.根据风能浓缩理论,考虑电动汽车前舱空间尺寸约束,设计了风道结构,通过CFX仿真验证了风道的增速作用.在CATIA中建立整车模型、带风道的整车模型、带风道和风力机的整车模型,将3个模型分别导入Ansys CFX中,研究风能回收装置对整车空气动力学性能的影响.基于相似性原理,采用放大比例的风道和风力机模型进行台架试验,得到了不同风况下的风道内流场.结果表明:风能浓缩后风速增加了约30%;采用风道和风力机的电动汽车风阻系数比原车降低8.84%;当风道与风力机处于最佳匹配位置时,风力机启动风速约为4.78 km·h~(-1),最高转速可达458 r·min~(-1).     

线控转向台架的建模与参数确定

在线控转向实验台架的仿真过程中，需要针对实际情况建立相应的数学模型，并准确地确定模型的各项参数，从而为进一步的仿真研究奠定基础．采用降阶建模的方法，建立了线控转向台架的数学模型，并利用阶跃响应闭环实验确定了模型所需的各项参数值．验证实验表明，所建立的仿真模型在一定范围内能够反映线控转向台架的实际响应．     

四轮轮毂电机电动车集成控制算法实车验证

为了实车验证四轮独立驱动轮毂电机电动车驱动转向集成控制算法,开发了线控转向四轮轮毂电机驱动实验车并进行了集成控制算法实车实验。介绍了线控转向四轮轮毂电机驱动实验车部件组成和控制系统结构。根据集成控制算法验证需要,对实验车进行了转向差速功能实验和四轮独立驱动功能实验;并对基于模型预测控制理论的驱动转向集成控制算法选择方向盘角正弦输入实验进行了实车验证。实车实验结果表明:实验车具有满足集成控制实验验证所需功能;驱动转向集成控制算法够控制实车较好跟踪期望运动。     

融合自识别功能的商用车线控制动系统

针对传统线控制动系统缺乏自适应识别车辆特征信息和硬件模块连接数量的问题,本文研究一种融合自识别功能的线控制动系统,包括多个压力调节阀、轮速传感器、转向角传感器和中央控制单元,通过中央控制单元自动识别制动系统硬件部件的连接状态,使得制动系统能够选择适宜的工作模式,将车辆以40km/h的速度分别在附着率为0.8和0.4的路面行驶,完成检测识别挂车是否连接在牵引车上、识别传动轴上轮速传感器和压力调节模块和识别转向角传感器和横摆率传感器的实车测试。结果表明,当车辆采取紧急制动时,带有自识别功能的线控制动系统利用中央控制单元能够通过CAN总线检测到轮速传感器、压力调节模块、转向角传感器等硬件的连接状态,并将CAN通讯信号反馈到制动总阀,为车辆提供有效的制动力,并且系统在高附着路面的调节能力优于在低附着路面的表现。     

基于dSPACE的液压式主动稳定杆实验平台设计

为研究液压式主动稳定杆对汽车在高速转向时侧倾稳定性的影响,设计并实现了液压式主动稳定杆硬件在环(hardware-in-the-loop,HIL)仿真实验平台。以单/双轴通用稳定杆实验台架为基础,使用MC9S12DG128单片机为核心设计控制器,利用dSPACE实时仿真系统运行整车动力学模型,研究典型转向工况和不同类型路面激励情况下的液压式主动稳定杆对车辆侧倾稳定性的改善情况。实验结果表明,该实验平台能够很好地模拟实验环境,为主动稳定杆系统的开发提供了有力的支持。     

全轮转向多轴车辆性能分析及侧翻前馈预警研究

为研究多轴车辆的稳定性和安全性,建立了线性2自由度全轮转向车辆模型,并根据阿克曼原理计算了车辆的转向比例系数.基于准静态侧倾理论估计车辆的横向载荷转移率,利用拉普拉斯变换求解横摆角速度增益,进而提出了一种侧翻前馈预警算法.通过理论值与仿真值对比,发现所提出的算法可对车辆的侧倾状态进行有效的前馈预测,并且应用该算法还可计算出车辆转向时的极限车速和极限转角.研究对于车辆侧倾状态估计和侧翻控制预警具有重要的借鉴意义.     

四轮轮毂电机电动汽车固定横摆角速度增益控制研究

基于四轮轮毂电机电动汽车,对固定横摆角速度增益控制问题进行了研究。首先在Car Sim中建立线控转向汽车模型,应用Isight软件对固定横摆角速度增益进行优化设计。根据四轮轮毂电机电动汽车四轮驱/制动力矩独立可控的优势,基于模糊PI控制理论设计了附加横摆力矩决策控制器。采用驱/制动力规则分配方法对四轮驱/制动力进行合理分配;并通过Car Sim与Simulink联合仿真,选取中低车速变车速蛇形试验工况和高速双移线工况对控制方法进行了验证。结果表明:控制后汽车能够很好地跟踪期望横摆角速度,减轻驾驶员转向负担,有效地提高了汽车低速转向灵敏性、高速转向操纵稳定性和转向行驶舒适性。     

基于西门子SIMOTION D的EPS试验台测控系统设计

为了能够在台架上对汽车管柱式电动助力转向器(EPS)进行测试,设计了一套基于西门子SIMOTION D的EPS试验台测控系统.试验台通过模拟汽车在行驶过程中转向时方向盘的转角以及车轮所受到的转向阻力来测试EPS的性能和参数,能够给开发人员提供相关的试验数据以便对EPS进行优化和改进,同时降低实车试验中EPS产品开发的成本以及周期.主要设计了试验台测控系统的硬件系统和软件系统,并在试验台上进行了测试实验.结果表明,该系统设计方案合理,可靠性高,达到预期目标,运行效果好.     

基于转角信息的EPS回正控制方法试验研究

装备有EPS系统的汽车,具有低速时回正不足和高速时回正超调的缺点。针对这一问题,从工程化角度出发提出一种基于转角信息的主动回正控制方法。该方法利用转向盘转矩和转速进行回正状态识别,以此为基础建立转角-转速双闭环回正补偿控制策略。从仿真验证结果和实车验证结果来看,该主动回正方法可以使转向盘快速回正并有效减少了回正不足和回正超调的情况。     

车辆转向工况准确模拟方法研究

 以虚拟轮胎与地面间的相互作用力为思路,构建由电动助力转向系统、转向阻力矩加载装置及测控系统组成的车辆电动助力转向系统(EPS)试验平台,研究车辆转向工况的准确模拟方法。设计双闭环实时控制策略,以提高力矩加载装置伺服电机的力矩输出精度,并从软件、硬件层面设计伺服电机防超程控制策略,以保障试验平台应用过程的安全性。对某乘用车原地转向工况进行EPS 试验平台模拟试验,并对试验平台控制系统的实时性进行硬件在环试验,结果表明,设计开发的控制系统及其控制算法能够满足实时性、准确性要求,实现了车辆转向工况在EPS 试验平台上的准确模拟,可为车辆EPS 控制器的开发、调试提供良好的试验环境。