基于滑模观测器的电动汽车最大牵引力估计

为实现双电机四轮驱动电动车在不同路面的最大驱动力, 提出了基于LuGre摩擦动力学模型和滑模观测器(SMO： Sliding Mode Observer)的牵引力控制策略。利用LuGre动力学模型中反应路面条件的参数θ, 实现路面条件在线辨识。通过SMO对电动汽车在纵向行车工况下、 轮胎小滑移率时, 主动估计路面条件参数θ, 进而估算其最佳滑移率, 获得路面可提供的最大牵引力。同时采用动态饱和非线性控制策略限制电机的最大输出力矩, 保证电动车在不同路面条件下防滑行驶。仿真实验表明, 基于滑模观测器的最佳滑移率估计方法可在不同路面条件下提供电动汽车最大牵引力, 对汽车行驶的主动安全性有重要意义。     

基于DCT轻型越野车的牵引力特性仿真

提出双离合器式自动变速器(DCT)轻型越野车依靠调节发动机、轴间差速器和制动器的联合牵引力控制策略,分析了DCT传动的工作原理,建立了换挡过程的动力学数学模型.在Matlab/Simulink仿真软件平台的基础上,建立了DCT和机械式自动变速器(AMT)轻型越野车驱动动力学仿真模型,并利用仿真模型对车辆在低坡度分离路面和对接路面上的起步加速过程进行仿真.仿真结果表明,所提出的牵引力控制策略能够提高车辆在低附着系数路面上的牵引力,DCT车辆的牵引性能明显优于AMT车辆的牵引性能.     

膜结构路面器材通过性仿真分析

为了研究新型膜结构路面器材,保障轮式车辆在松软路面上的通过性,选取车辆挂钩牵引力作为评判车辆软土通过性的准则。根据车辆地面力学原理建立轮胎行驶的挂钩牵引力计算公式,运用数值仿真技术对路面器材进行分析,将挂钩牵引力和仿真结果相结合对通过性进行评判。以沉降量为指标,定量分析了路面器材参数对通过性的影响。结果表明,设计方案可以保障所选车型通过;地基条件、基体编织密度、杆间距等参数对通过性有一定影响,通过调整这些参数可以优化路面器材的性能。     

面向面内刚性环模型的变参数等效路面模型研究

针对重载车辆行驶过程中轮胎受力大、变形大,传统等效路面模型反映轮胎动态特性作用有限的问题,在定参数等效路面模型的基础上建立变参数串联椭圆凸轮模型,考虑轮胎受力情况对椭圆凸轮形状参数的影响。在MATLAB/Simulink中建立基于面内刚性环轮胎模型的1/4车系统仿真模型,分别对路面和椭圆凸轮进行离散化处理,采取循环迭代的方法同时仿真出等效路形与系统动力学特性。仿真结果表明,在低速行驶时两种模型仿真结果一致;在高速行驶条件下利用变参数等效路面模型计算所得等效路形失去对称结构,更加符合真实轮胎越障状况,为精确的面内刚性环轮胎建模提供方法和理论参考。     

面向面内刚性环模型的变参数等效路面模型

针对重载车辆行驶过程中轮胎受力大、变形大,传统等效路面模型反映轮胎动态特性作用有限的问题,在定参数等效路面模型的基础上建立变参数串联椭圆凸轮模型,考虑轮胎受力情况对椭圆凸轮形状参数的影响。在MATLAB/Simulink中建立基于面内刚性环轮胎模型的1/4车系统仿真模型,分别对路面和椭圆凸轮进行离散化处理,采取循环迭代的方法同时仿真出等效路形与系统动力学特性。仿真结果表明,在低速行驶时两种模型仿真结果一致;在高速行驶条件下利用变参数等效路面模型计算所得等效路形失去对称结构,更加符合真实轮胎越障状况,为精确的面内刚性环轮胎建模提供方法和理论参考。     

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.     

膜结构路面器材通过性机理分析

为了研究新型膜结构路面器材,保障轮式车辆在松软路面上的通过性,运用车辆地面力学理论对路面器材的沉陷特性进行分析,探讨了膜内张力对最大沉降量的影响。将理论分析结果和仿真结果进行对比,验证了沉降计算公式的合理性。选取车辆挂钩牵引力作为评判车辆软土通过性的准则,将受力分析法和能量法相结合建立轮胎行驶的挂钩牵引力计算公式,定性得到附着系数μ和最大沉降量z0对车辆通过性的影响关系。结果表明,在所选条件下,膜内张力对最大沉降量影响不大,通载试验初步验证了通过性理论的合理性。     

四轮独立驱动电动汽车转向稳定性的横摆力矩控制

针对四轮独立驱动电动汽车转向稳定性的横摆力矩控制问题,建立了七自由度整车模型和Dugoff轮胎模型.基于滑模控制理论,选择质心侧偏角和横摆角速度两者为联合控制变量,并以汽车车速和路面附着系数为输入,运用模糊控制理论确定联合控制变量的联合控制参数,设计了四轮独立驱动电动汽车转向稳定性的横摆力矩控制策略.在Matlab/Simulink环境下选取不同车速、不同路面附着系数进行了连续转向行驶和突然转向行驶的仿真分析.结果表明,所设计的控制策略能够将质心侧偏角和横摆角速度控制在稳定范围内,使车辆在任意转向行驶工况下保持稳定,最大限度地提高轮毂电动汽车的转向稳定性.     

四轮独立电驱动越野车驱动力优化控制

为了充分利用四轮独立电驱动越野车各轮转矩独立可控的优势,提高越野车的牵引力和越野能力,提出了一种驱动转矩协调控制策略.根据越野车前后轴载荷预分配驱动电动机转矩,利用基于车轮滑转率-路面附着系数的极值寻求算法实现路面最优滑转率估计.采用比例-积分-微分(proportional-integral-differential, PID)控制-滑模控制(sliding mode control, SMC)和基于状态的驱动力再分配方法实现各轮驱动转矩的协调分配,抑制越野车在恶劣路面条件下的车轮打滑.通过CarSim/MATLAB联合仿真以及硬件在环(hardware-in-the-loop, HIL)测试,进行了爬陡坡、单一附着路面、对开路面及连续起伏路面工况的试验验证.结果表明：提出的控制策略能根据实际工况分配驱动轮的转矩,降低驱动轮滑转率,实现整车驱动力的优化.     

基于RecurDyn的履带式三角形车轮通过性仿真研究

针对履带式三角形车轮的通过性,计算了某型6×6轮式车辆的接地比压和爬坡牵引性,在多体动力学仿真软件RecurDyn中建立了整车虚拟样机模型,对履带式三角形车轮车辆在压实干土路面上的直线行驶和越障性能进行了仿真分析.结果表明,履带式三角形车轮能够将原车接地面积提高135.71%,接地压力降低57.58%,牵引力增大38.5%,垂直越障高度由550 mm增加到600 mm.仿真分析动态、准确地反映了履带式三角形车轮车辆的运行过程,表明了履带式三角形车轮较普通轮胎出色的通过性,体现了RecurDyn软件在履带式三角形车轮动力学仿真分析方面的优越性.     

HN2500滩涂车辆设计与研究

试制了一种适合在沿海滩涂中行走的滩涂车辆，通过建立滩涂车数学模型，寻找增加它的通过性结构参数，并且对这种车辆的设计原理和工作过程进行了分析，通过对其主要越野性能参数的模拟计算和单轮试验器试验以及样车的初步试验，证明这种车辆能够在滩滩行走，它基本探索出解决轮式车辆在沿海滩涂作业时通过性问题的路子，为开发滩涂机械提供了依据。     

废旧钢丝错体再制造工程翻新轮胎工艺及补强机理

为了提高工程翻新轮胎的承载及抗刺爆性能,利用废旧子午线轮胎钢丝作为补强体,采用镀层法,通过废旧钢丝表面镀铜-镀锌处理,设计了废旧子午线轮胎钢丝错体再制造工程翻新轮胎生产工艺,主要包括局部修复与补强工程子午线轮胎钢丝帘线断裂层工艺、旧胎体层与翻新胎面胶层之间补强一层子午线废旧轮胎钢丝帘布层工艺.分析了废旧子午线轮胎钢丝错体再制造工程翻新轮胎补强作用机理,有效实现了废旧钢丝与轮胎橡胶的黏合,并对错体再制造工程翻新轮胎技术优势进行了分析,采用模硫化法对26.5R25全钢工程机械子午线旧轮胎进行了错体再制造翻新生产.结果表明,废旧钢丝错体再制造工程翻新轮胎承载能力和抗刺爆能力大大增强,其使用寿命为同型号普通翻新轮胎的1.2倍,接近同型号新轮胎的使用寿命,综合性能表现良好.     

某越野车辆平顺性仿真分析及综合评价

针对某4×4越野车辆的平顺性,参照随机路面输入评价与脉冲路面输入评价两种方法及指标进行研究.首先针对国内外现有的平顺性评价方法进行了总结回顾,并依据实际车辆的性能要求,设计了适合该类车型的分析工况、仿真方法和综合评价指标.并针对该越野车型搭建了整车多体动力学模型,进行了平顺性仿真及综合评价,获得的评价指标包括车辆在不同等级路面上的越野平均车速和车辆经过不同高度凸块的允许最高车速.仿真结果表明该车辆满足所定义的平顺性开发目标.     

基于油气悬架的越野车辆三级阻尼可调技术研究

针对某型越野车辆设计了三级阻尼可调油气悬架,在对其结构和工作原理进行分析的基础上,建立了阻尼数学模型.通过仿真分析、台架试验及实车平顺性道路试验检验,表明所建立的阻尼数学模型是正确的.该三级阻尼可调油气悬架可用于实车,并能有效提升某型越野车辆的行驶平顺性.     

基于虚拟样机技术的铰接式车辆动力学建模

在ADAMS／View软件环境下，建立了某工程车辆多体动力学模型，提出了随机路面的建模方法，进行了不同车速和不同随机激励输入下的车辆平顺性评价虚拟试验．通过与相同实验条件下实车平顺性道路试验结果比较，验证了该模型在评价车辆平顺性方面具有较高的精度和可信度。     

扁平化对子午线轮胎稳态温度场影响的有限元分析

以195/60R14半钢子午线轮胎为参考轮胎,用简化的方法建立了不同扁平率的有限元模型.这一简化方法的特点是单一改变断面宽度并通过选择合适的同一下沉量来保持负荷系数基本不变.根据解耦的方法计算得到了保持固定下沉量时不同扁平率轮胎的能量损耗和稳态温度场.结果表明,不同扁平率轮胎的胎肩部均为截面上温度最高的区域;随着扁平率的降低,胎肩、胎冠部的温度有明显的下降,但胎侧、胎圈部的温度几乎没有变化.     

越野特种运载平台自平衡任务舱设计及其控制策略研究

针对某越野特种运载平台大幅度侧倾及俯仰运动下机动性提升问题,提出了一种基于双轴陀螺原理的自平衡任务舱系统结构设计方案以及基于该结构的控制方法。首先,采用Creo软件完成自平衡任务舱系统的结构建模,结合路面模型及行驶系统在ADAMS/View中搭建运动模型,将任务舱三维模型分解映射为体现侧倾和俯仰动力学的2个平面,形成侧倾和俯仰动力学数学模型,设计实时修正任务舱姿态的自平衡控制策略;其次,综合考虑不同类型路面对任务舱姿态的影响,设计基于载荷转移率的控制阈值算法,明确自平衡控制算法的工作区间;最后,在MATLAB/Simulink环境中搭建Simulink-ADAMS自平衡控制联合仿真模型,进行多种工况的虚拟试验来验证控制系统的有效性。结果表明,自平衡控制系统能够有效、实时地修正任务舱的侧倾角和俯仰角,降低越野特种运载平台侧倾及俯仰运动对于驾驶人员的影响程度。采用自平衡任务舱系统,突破了悬架的系统性能限制,提高了越野特种运载平台对恶劣越野路面的适应能力,为自平衡控制算法的仿真验证提供了模型基础。     

基于轮胎与地面接触模型的非公路车辆平顺性

为了准确地预测和评价非公路车辆的行驶平顺性,通过分析轮胎与地面的相互作用,建立了弹性轮胎-软地面接触模型及其与车辆的集成模型,采用Matlab语言编制出仿真分析软件,得到了变形地面作用于车辆的有效路谱及车身垂向加速度、悬架动挠度、轮胎动载等反映车辆行驶平顺性的评价指标.仿真结果表明,随着地面变形的变大,车辆的低频激励增大,车身的振幅也随之增大.在建立非公路车辆悬架的动力学模型时地面变形的影响不容忽视.     

非公路矿用宽体自卸车悬架系统仿真分析

非公路矿用宽体自卸车悬架系统对车辆的行驶性能及寿命有着重要影响.采用多体动力学理论,利用多体动力学软件Adams建立包括非线性前悬架系统、非线性后悬架系统、轮胎、路面在内的多体动力学模型;分析前、后悬架系统在D级搓板路行驶时的受力情况,得到前、后钢板弹簧的受力趋势.仿真结果可为车辆设计提供一定依据.