车辆主动转向与电子稳定控制系统的协同控制

为提高车辆行驶时的操纵稳定性和安全性,本文通过协同控制策略研究分析了主动转向与ESP对车辆操纵稳定性的影响。首先基于主动转向的二自由度线性车辆动力学模型设定上层协同控制策略,及下层主动转向控制器和ESP控制器,并结合CarSim与Matlab/Simulink平台完成主动转向系统、双PID控制的ESP系统、及其协同控制的整车模型搭建,然后再基于硬件在环试验台进行高附着路面和低附着路面的双移线试验,最后对比分析不同工况下主动转向与ESP协同控制相对其独立控制下的车辆质心侧偏角和横摆角速度响应曲线。结果表明本文设计的主动转向与ESP协同控制策略相对其独立控制,可更好地提高车辆的操纵稳定性。可见主动转向与ESP协同控制的稳定性控制效果明显提高,在极限工况下能将车辆控制在安全行驶的稳定范围内。     

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.     

基于多体动力学的ESP控制系统联合仿真

该文基于多体动力学软件MSC.ADAMS/Car,建立了含有防抱死制动子系统的整车动力学模型,根据汽车稳定性控制的基本原理,运用模糊控制和比例积分微分控制理论设计了电子稳定性程序(ESP)控制系统.在MATLAB/Simulink环境下,建立了ESP控制系统和车辆动力学模型的联合仿真模型,并进行多种工况下的汽车操纵稳定性仿真试验.结果表明,所设计的ESP控制系统能有效地控制汽车的侧向加速度,且轨迹跟随性较好.     

车辆转向时制动防抱系统的仿真研究

考虑到车辆转弯制动时车轮法向载荷以及回正力矩的影响 ,建立了汽车弯道行驶的 8自由度整车模型。用该模型对车辆转弯制动时的车速与轮速的变化、制动器制动力矩的变化进行了计算机仿真。仿真结果表明 ,考虑车辆转弯特性的 ABS控制系统在弯道制动时取得了很好的控制效果 ,对开发和改进 ABS系统有一定的意义     

AFS/DYC协调控制的分布式驱动电动汽车稳定性控制

为进一步提高分布式驱动电动汽车行驶过程中的稳定性,提出主动前轮转向(AFS)和直接横摆力矩控制(DYC)协调控制策略.为提高车辆稳态行驶时转向能力,设计基于滑模控制(SMC)的前轮主动转向控制器实时修正前轮转角;以维持车辆工作在稳态工作区为控制目标,设计基于模型预测控制(MPC)的车辆稳定性控制器,通过设定的分配规则按轴荷比等比例分配各轮驱/制动力矩.利用相平面法作为判定依据自适应分配各控制器权重,实现控制器之间的切换.在连续转向工况下,对控制算法进行仿真验证.结果表明:在相同转角输入下,相较于无控车辆,受控状态下车辆的横摆稳定性能提高了16%,行驶状态得到了改善.     

特殊工况下的ABS控制算法

为保证汽车防抱死制动系统（ABS）在特殊工况下的控制效果和可靠性，研究了不平路面制动、低速状态制动、转向制动、过沟坎制动4种典型ABS特殊工况，根据特殊工况的识别、控制量计算补偿和控制流程调整的思路，提出通过轮加速度信号识别路面不平度的不平路面补偿控制算法、上升下降沿同时采样的低速补偿控制算法、转向识别补偿算法和沟坎识别防止ABS误动作补偿算法．经过实车试验验证，该算法实用性好，能保证ABS在几种典型特殊工况下的控制效果．     

电涡流缓速器制动力矩的实时控制

为了使装有电涡流缓速器的车辆在下坡时能以稳定的速度行驶,以电涡流缓速器的制动力矩和励磁电流的关系为依据,应用脉宽调制(PWM)技术实现电涡流缓速器制动力矩的无级调节.分析了车辆下坡运行的工况,以车辆的速度和瞬时加速度产生的惯性力作为电涡流缓速器制动力矩的控制依据,提出了电涡流缓速器制动力的无级控制策略,并绘制了控制流程.利用实车的不同初始运行工况进行模拟,计算结果表明,对车辆电涡流缓速器制动力矩的实时控制能使车辆在坡道上以稳定的目标速度行驶.     

三轴重载汽车转向制动协同控制仿真分析

为提高三轴重载汽车在转向制动工况下的安全性能,基于TruckSim汽车仿真软件,搭建了三轴重载汽车整车模型。对三轴汽车在转向制动工况下的力学特性进行了分析,基于分析结果设计了削减制动力的三轴汽车转向制动协同控制器。对于车辆处于不足转向的情况,设计了滑移率分配的模糊控制器。采用TruckSim与Simulink联合仿真,对ABS控制和协同控制在转向制动工况下的控制效果进行了探讨。仿真结果表明,在转向制动工况下,与ABS控制器相比,协同控制器提高了三轴重载汽车转向制动工况下的操纵稳定性和制动安全性。     

线控制动单轮失效下制动力优化分配控制策略

针对线控制动系统单轮制动失效时车辆制动稳定性控制问题,提出了协同线控转向和线控制动系统的制动力优化分配控制策略.为了最大程度满足驾驶员的制动期望,采用二次规划方法初始分配剩余三轮制动力;为防止车辆因制动力重构产生横摆或跑偏,采用滑模控制方法设计前轮转向控制器;考虑前轮转向对轮胎纵向力的影响,建立基于魔术公式的轮胎侧向力数学模型,基于二次规划方法实时优化轮胎在侧偏纵滑工况下的制动力.联合Simulink和Carsim进行了仿真实验分析,结果显示车辆的横摆角速度快速收敛为0,侧向跑偏距离均小于0.1 m.结果验证了本文提出的制动力优化分配控制策略在不同的制动工况下均能提高单轮制动失效车辆的制动稳定性.     

多轴特种车辆缺胎行驶动力学特性研究

为了探究多轴特种车辆在轮胎损失极限工况下的行驶特性，基于TruckSim车辆动力学软件，建立包括整车参数、动力传动与制动系统、车桥与悬挂系统、转向系统和轮胎系统的五轴特种车辆动力学仿真试验模型，通过对仿真模型进行调整和改进，建立符合实车驱动的特种车辆动力学模型.为重点分析轮胎缺失状态的影响，以轮胎六分力试验为基础，选取TruckSim中性能相似的非线性轮胎模型进行修改，通过进行0～80～0 km/h直线加速制动平顺性仿真试验和双移线操稳性仿真试验，研究不同位置处轮胎缺失状态下的车辆平顺特性和操稳特性.同时，以车辆质心偏移量为标准，分析讨论不同行驶速度下的最大缺失轮胎数量，提出不同行驶速度下缺胎工况的轮胎布置方法以及各桥轮胎对车辆行驶影响的程度级别.研究结果表明：多轴特种车辆具备在缺胎工况下行驶的极限条件，不同位置处轮胎缺失对车辆的最大行驶速度影响不显著；该型车辆各桥轮胎对车辆行驶影响的重要程度依次为一桥、五桥、三桥、二桥和四桥；车辆分别以50、30和20 km/h速度行驶时，最大缺失轮胎数量分别为1、2和3个.研究结论为多轴特种车辆行驶安全性评估提供了理论支撑.     

装有综合变速箱的履带车辆制动工况换挡策略

为提高液力机械综合变速箱对复杂行驶工况的适应能力,以某履带车辆为研究平台,通过分析行驶过程中不同制动方法的特点,针对各制动工况提出了辨识方法,并依据发动机转速、液力变矩器速比、车速信号反馈车辆行驶状态,制定出相应的换挡控制策略. 实车试验表明,该控制策略满足了车辆实际行驶过程中制动工况的要求,且能够符合驾驶员的驾驶意图.     

AMT重型车辆制动控制策略分析

在对车辆制动过程进行力学分析和机械自动变速重型车辆降挡和不降挡两种制动控制策略的比较基础上,提出了在不降挡的前提下,当发动机辅助制动力矩影响行驶稳定性时分离离合器;当车速降低到发动机辅助制动力矩不影响行驶稳定性时接合离合器的控制策略.并对制动过程中分离离合器后是否再次接合离合器这2种情况下制动时的制动减速度、制动时间和制动距离进行比较分析.分析表明当发动机辅助制动力矩不影响行驶稳定性时,接合离合器可明显减少制动时间和制动距离.     

基于多目标PID的拖挂式房车差动制动控制系统设计

为了保证拖挂式房车制动时具有良好的横摆稳定性及行驶路径,提出以房车铰接角和横摆角速度为控制目标的差动制动控制方法.考虑电磁制动器机电耦合特性,建立了基于线性六自由度的牵引车-房车转向制动力学模型;建立拖挂式房车稳态行驶时铰接角模型,引入多目标PID加权控制算法和多目标PID协调控制算法,应用差值制动控制横摆力矩的原理,使房车铰接角和横摆角速度准确跟随目标期望值,实现房车制动时具有良好的横摆稳定性及行驶路径.基于TruckSim与Simulink的联合,进行了脉冲、阶跃转向工况下的仿真试验.仿真结果表明,提出的加权控制和协调控制均能保证拖挂式房车在制动时具有良好的行驶路径及横摆稳定性;相比于无差动制动,这两者使房车相对横摆角减小约25%;相比于以横摆角速度为目标的差动制动,这两者使房车的行驶路径偏差减小约20%.     

基于横摆力矩的汽车制动稳定性模糊控制

为避免汽车在对开路面制动时出现跑偏或侧滑等危险工况,提出了一种利用横摆力矩方法控制汽车制动稳定性的控制模式,设计了模糊控制器,按照所确定的控制策略进行了仿真。仿真与试验结果对比表明,利用所提出的汽车制动稳定性横摆力矩模糊控制方法,能减少汽车在路面附着系数相差较大的对开路面制动时的侧滑和激转,并使汽车在制动偏驶后能快速恢复到预期行驶车道,避免了汽车制动力不平衡引起的危险工况。     

基于轮胎力动态估计与主动转向的新型ESP系统

车辆电子稳定系统能有效提高车辆在极限工况下的方向稳定性.针对传统直接横摆力矩控制(DYC)没有考虑轮胎附着力极限的局限,提出一种基于轮胎动力动态估计(TDE)算法的新型车辆电子稳定控制系统(ESP),在此基础上,通过主动前轮转向(AFS)协同控制,最大化利用车轮附着力.采用多元回归统计算法设计TDE控制器,采用基于统计数据的多项式拟合获得车轮附着力边界极限和最优动态滑移率上限值;采用模糊逻辑算法设计AFS控制器,补偿因附着力达到极限引起的横摆力矩不足.仿真结果表明,通过与AFS的协同控制,新型ESP能够在改善车辆的方向稳定性的同时,大幅降低车轮制动控制力,减少对车辆纵向速度的影响.     

车辆底盘集成控制研究

基于模型预测控制理论,从提高车辆极限工况稳定性角度,研究车辆纵向和侧向运动的水平集成控制及纵向、侧向和垂向的全局集成控制.确定了分层集成控制结构,设计了转向/制动模型预测控制器和主动悬架控制器.采用单轮规则制动分配法,实现了车辆底盘转向/制动的水平集成控制和转向/制动/悬架的全局集成控制,并通过仿真实验对算法进行验证.结果表明：集成控制能有效提高车辆极限工况的稳定性和主动安全性.     

基于改进遗传算法的电动汽车轨迹优化方法

在复杂障碍物环境中的轨迹规划方法是电动汽车智能辅助驾驶技术的一个重要研究内容.为了使得电动汽车能够在高速行驶工况下平稳转向行驶,提出了一种基于改进遗传算法的轨迹优化方法.本文基于五次多项式进行轨迹规划,用改进遗传算法对五次多项式的参数进行优化,使得规划轨迹满足车辆的动力学约束条件,从而使得优化后轨迹具有更强的可行性.实车实验结果表明,优化后轨迹比优化前轨迹能够更好地满足动力学约束条件,优化效果明显,车辆在高速行驶工况下按照优化轨迹行驶能够进行平稳转向行驶.     

基于硬件在环实验的汽车电动助力转向与防抱死系统控制研究

针对汽车助力转向和防抱死系统进行协调研究,首先建立系统模型,然后对助力转向和防抱死系统的控制器进行改装,分为单独和协调两种控制工况实施仿真,得到横摆角速度和侧向加速度数据并分析,再用实车实验验证仿真工况,综合可得:采用协调控制,汽车的综合制动性能得到改善。     

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.     

轮边电机驱动差动转向车辆动力学控制

基于抗积分饱和算法为轮边电机驱动差动转向车辆设计了纵侧向解耦的动力学控制器.分析了差动转向车辆的动力学特性,针对复杂行驶工况下轮胎路面附着条件复杂多变从而影响动力学控制效果的问题,提出了双闭环结构的侧向动力学控制方法.仿真及实车试验结果表明,所设计的控制器具有良好的瞬态及稳态跟踪性能,实现了对驾驶员意图的准确跟踪.