主动后轮转向四轮独立驱动车辆的协调控制

为了改善四轮转向车辆在高速工况下的转向灵敏度不足问题,并提高四轮转向车辆在低附着路面下的稳定性,以主动后轮转向/四轮独立驱动车辆为研究对象,基于分层协调闭环控制策略,设计了主动后轮转向(active rear wheel steering,ARS)和四轮转矩分配(four-wheel torque distri-bution,4WTD)的协调控制系统.首先,以车辆质心侧偏角为控制目标,设计了前馈+反馈的主动后轮转向控制器;然后以车辆横摆角速度和期望纵向车速为控制目标,设计了四轮转矩分配控制器;最后设计了基于规则的协调控制器,合理分配各子控制器的工作区间.通过搭建CarSim/Simulink联合仿真平台,对所设计的协调控制系统进行了仿真验证.仿真结果表明,所设计的协调控制系统达到了提高四轮转向车辆性能的控制目标.     

基于多主体机制的车辆主动后轮转向与ESP集成控制

建立了基于多主体机制的车辆主动后轮转向(ARS)+ESP集成控制系统,搭建了松耦合协调控制框架以处理相对独立的ARS和ESP之间的合作和竞争,从而提高车辆的操纵稳定性能.采用单片微机和嵌入式实时操作系统,开发了该集成控制系统的控制器原型;基于Matlab/Simulink/dSPACE,搭建ARS+ESP集成控制系统的ECU硬件在环仿真平台.用此平台进行仿真试验,研究基于多主体机制的集成控制算法在极限工况下的性能.结果表明,与单独的ARS或ESP控制相比,该集成控制系统能更好地实现车辆状态跟踪和稳定操纵.     

车辆转向轮摆振原因及控制

车辆行驶时转向轮经常会发生绕前轮定位主销以一定频率和振幅左右摆振的现象．前轮摆振有诸多危害，如影响车辆行驶安全性，使前轮定位轴套及轮胎异常磨损等．因此，分析研究发生摆振的原因及防止摆振的方法是很有必要的．     

一个新的求解粘弹性分数阶导数模型的高阶数值格式

构造了一个高阶数值格式快速求解粘弹性材料的振动问题。在时间上离散上主要采用有限差分法,利用二阶中心差分格式近似二阶导数,对于α阶导数构造了一个新的3-α阶数值格式,其中0α1。理论分析证明该格式近似解对精确解逼近的收敛阶为2阶,一系列的数值算例表明了理论分析的正确性。     

基于线性二自由度模型的多轴车辆转向特性仿真

在重型多轴车辆智能化、无人化的发展趋势下,需要开展车辆横向动力学研究.针对某六轴车辆,通过建立多轴车辆线性二自由度转向模型,开展转向特性稳态分析和瞬态分析.仿真结果定性地表明采用多轴转向技术能够有效提升车辆转向机动性,为后续转向控制器设计提供了理论支撑.     

四轴车辆全轮转向的最小转向半径模式研究

通过调整双前桥转向传动机构以适应四轴车辆的全轮转向,研究得出转向中心线由3、4桥中心移至2、3桥中间且靠近3桥对车辆转向特性的影响可以忽略. 在双前桥转向的基础上,以降低轮胎磨损、减小转弯半径为目标设计了四轴车辆最小转弯半径模式的控制算法. 另外,为减小后两桥车轮向外滚出让驾驶员有摆尾感觉,在控制输出时加入了定延时. 仿真结果表明所设计的控制器提高了四轴车辆的机动性,并且有效地改善了摆尾现象.      

多轴轮毂电机驱动车辆的转向阻力特性

为研究多轴电动车辆的转向阻力特性,在考虑了轮胎负荷变化对轮胎侧偏刚度影响的基础上,建立了车辆3自由度动力学模型;提出了一种稳态转向工况下的转向阻力计算方法,推导了轮胎侧偏角和转向阻力矩的理论计算式.基于该模型,分析了转向阻力矩与转向输入量和车速的关系及理论约束边界,比较了在相同质量与等效履带接地长度条件下轮胎式与履带式车辆的转向阻力矩,讨论了轮胎侧偏角对轮胎力分配的影响,并通过ADAMS软件对计算结果进行了验证.结果表明,相同参数条件下,多轮驱动车辆的转向阻力矩大于履带式车辆的阻力矩,计算模型可为转向控制策略提供理论参考.     

粘弹性体的多体系统动力学建模

根据材料各向同性假设和分数阶导数的Grünwald定义,分析和研究了三维分数阶导数本构方程描述的粘弹性体的特性。基于虚功原理和连续介质力学理论推导了含分数阶导数本构的粘弹性体的多体系统动力学方程。由于在推导过程中采用完全非线性有限元法,因此该动力学方程能准确描述多体系统中柔性体的大变形和任意的刚体运动。采用隐式的BDF(backwards differentiation formulation)积分格式和Newton-Raphson迭代算法对动力学方程进行求解。最后通过数值算例对比研究了数值积分步长、分数阶导数的指数与截断级数等参数对系统动力学行为的影响规律。结果表明:对于粘弹性耗散多体系统,步长不应太大;分数指数越大,松弛时间越小,则材料阻尼越大;应合理地选择截断级数,这样既反映了材料特性又节省了计算时间。     

四轮转向车辆转向特性分析及试验研究

为了深入研究四轮转向车辆的操纵稳定性,运用自动控制理论对采用质心零侧偏角控制策略的四轮转向车辆的转向特性进行了计算机仿真研究.主要就车速、轮胎侧偏刚度、整车质量、重心位置等因素对整车操纵稳定性的影响趋势进行了分析.同时对四轮转向样车的研制进行了说明,并将其用于仿真及试验.仿真和试验结果表明,相对于前轮转向车辆,高速时四轮转向车辆总体上有利于操纵稳定性,但不同因素的变化也会导致出现一些不利于操纵稳定性的趋势.     

分数阶导数型粘弹性结构动力学方程的数值算法

基于精细积分方法,提出了具有分数阶导数型本构关系的粘弹性结构动力响应的一种新的数值计算方法。该方法首先将系统的动力学微积分方程转化为含分数阶导数项的一阶常微积分方程组,然后采用精细积分法对方程进行积分计算得到系统响应。数值计算结果与解析法及Zhang Shimizu算法的结果相吻合,并显示随计算步长减小其计算的收敛性更好。     

基于前后轮联动转向的菱形客车操纵稳定性研究

根据菱形客车底盘布置的特殊性,建立了前后轮联动转向的二自由度操纵模型.在此基础上,推导出菱形客车的稳定性因数,从而确定了满足不足转向的条件;同时还分析了菱形客车的操纵稳定性以及整车参数变化对其产生的影响.结果表明:菱形客车的操纵稳定性受整车质量影响较小,而受前后轴轴距和整车质心位置的影响较大.不足转向条件和各参数变化对整车操纵稳定性的影响规律将有助于菱形客车的总体设计,具有较好的工程参考意义.     

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.     

主动脉冲转向的横摆稳定性分析与试验研究

提出了一种后轮脉冲主动转向控制策略,运用脉冲信号作为控制器输出的后轮主动转向控制方法,对此做了理论分析和试验研究.首先,设计了产生脉冲信号的液压系统,并分析了此系统的运行对悬架参数和车辆稳态和瞬态响应的影响;分析不同脉冲参数(频率,振幅)对车辆横摆运动的影响并确定最优的脉冲参数.其次,综合跟随理想横摆角速度和抑制汽车质心侧偏角的方法,提出了控制策略与算法;运用基于CarSim和Simulink的联合仿真方法,分析此系统对汽车横摆稳定性能的影响;最后,安装液压脉冲发生器进行整车试验研究,验证仿真结果的可信性,并评价后轮脉冲转向的实用性.仿真和试验结果表明:后轮脉冲主动转向能够有效的跟踪横摆角速度和质心侧偏角提高车辆的横摆稳定性,同时可以减少质心侧倾角和侧向加速度,提高汽车的操纵稳定性.     

CA142 后轮罩应力应变分析

在解决大型复杂形状冲压件，尤其是汽车覆盖件的冲压生产技术问题时，圆网格方法已卓有成效。但对成形量小的浅拉延件，传统的圆网格法已不能满足要求。本文以ＣＡ１４２汽车后轮罩为对象，利用一种新的网格方法，计算了应变、应力等高线，分析了后轮罩出现冲压缺陷的原因。     

双流传动履带车辆实现方向盘控制的转向机构实体建模与仿真

详细介绍了用CATIA软件进行双功率流履带车辆转向机构控制箱体零部件三维模型的建立过程,同时进行了虚拟装配,通过运动仿真分析验证了此套机构的运动特点和运动规律。以CATIA三维设计软件为平台,采用数字样机(DMU)技术对方向盘控制装置进行了安装调试仿真和运动仿真,并对整套操纵装置零部件之间有无干涉现象进行了干涉检测。     

基于新控制策略的五轴汽车操纵稳定性仿真试验分析

在ADAMS/View中建立五轴汽车模型,为实现联合仿真,在Simulink中建立可视化的控制模型,该系统可以实现PID/D(基于横摆角速度的PID策略用于动态调整D值,其中D为转向中心到第一轴的距离)和FD(D值固定,Fixed D value)控制模式的切换。为验证PID/D控制策略的可行性,进行了方向盘转角脉冲仿真对比试验,并按照有关标准进行评分。结果表明：PID/D控制策略的仿真试验的评分结果为77.51,FD控制策略的仿真试验的评分结果为76.3,PID/D控制策略的评分结果高了1.58%。     

双流传动履带车辆方向盘操纵系统设计及仿真

液压机械差速转向机构是履带车辆的一种新型双流传动机构,能实现履带车辆无级转向。基于液压机械差速转向机构工作原理,提出了一种双流传动履带车辆方向盘操纵系统方案。根据方向盘转角和液压先导阀杆摆角的变化关系,推导出了凸轮曲线的解析表达式。介绍了液压元件的结构及工作过程,仿真分析了方向盘操纵系统的工作稳定性及跟随特性。仿真结果表明:所设计的方向盘操纵系统能满足履带车辆液压机械差速转向行驶需要。     

遥控履带车辆的转向控制方法

为提高遥控履带车辆的操纵稳定性,研究了转向控制系统的控制方法.遥控履带车辆的转向控制由转向控制系统执行遥控驾驶指令控制转向拉杆行程予以实现.基于系统输入/输出关系构建了遥控转向操纵闭环系统模型,分析了遥控车辆的转向操纵特性.从人工转向操纵的特点出发,针对遥控信息环节引入的时间滞后,设计了预测和断续转向控制方法.试验证明,转向控制方法能够满足遥控履带车辆的方向控制要求.     

基于助力补偿的商用车动态转向系统恒力矩控制

针对商用车转向时转向盘力矩随转向盘转角及转向盘转速不断变化所造成的驾驶员疲劳问题,在应用动态转向系统的基础上提出转向盘力矩恒定控制方法。由转向盘转角和转速信息结合模糊算法计算助力电机补偿助力矩,并将该补偿助力矩与主助力矩相加共同控制助力电机产生助力。基于AMESim、Simulink与TruckSim进行联合仿真研究,以所建仿真模型为基础,通过仿真实验分析,结果表明所设计的动态转向系统控制方法实现了手力矩的恒定控制,改善了驾驶员转向时的手感,有助于减轻驾驶疲劳。