大客车行驶安全性仿真与评价模型

为了对大客车道路行驶过程中的侧翻行为进行动力学分析,基于Matlab/Simulink搭建了驾驶人-大客车-道路仿真模型,利用该模型对某二级公路长3.6km路段进行了驾驶人的行驶仿真,采用方向盘转角、侧向偏移距离、侧向加速度、横摆角速度、质心侧偏角、车辆侧倾角、侧向载荷转移率7种动力学指标来评价大客车行驶安全性。研究结果表明:利用侧向载荷转移率对大客车侧翻趋势进行评价更加合理;相比于单纯的平曲线半径较小路段,在多弯道路段,车辆由于需要连续适应道路线形的变化,更易引起车辆侧向运动的不断累积,从而更容易引发道路交通事故;若弯道路段的前、后均为较长直线路段,驾驶人有足够的空间对车辆进行调整,从而在一定程度上降低了事故发生的概率。     

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.     

微型客车防侧翻底盘集成控制策略

针对微型客车在行驶过程中出现的侧翻问题,建立微型客车整车参数化模型和车辆参考模型.根据主动悬架工作原理和差动制动力学特性,分别建立主动悬架和差动制动防侧翻控制子系统,在此基础上提出防侧翻集成控制策略,以横向载荷转移率为触发条件,依据车速分别实施主动悬架控制或差动制动控制,降低车辆横摆角速度及车身侧倾角,实现防侧翻控制.利用Matlab/Si-mulink与CarSim建立集成控制系统联合仿真模型,选取鱼钩试验及角阶跃试验2种典型工况对防侧翻集成控制策略进行仿真试验验证.结果表明:防侧翻集成控制系统能够有效降低极限工况下车辆的车身侧倾角、横摆角速度等参数值,增强微型客车的侧翻稳定性,降低侧翻发生的几率.     

车辆侧翻指标与侧翻风险因素分析

为了明确侧翻预警与防侧翻控制所需的侧翻指标和考察侧翻风险因素的影响程度,利用CarSim建立了SUV车辆的整车非线性动力学模型,基于仿真分析方法进行了鱼钩转向侧翻试验设计,并对试验结果进行了数理统计与分析.仿真试验结果表明:侧翻指标方面,轮胎载荷转移率指标在表征车辆侧翻方面具有较高的可信度;车辆的侧滑甩尾和转向能力与侧翻之间的关系取决于路面的附着情况;所提出的新的侧翻风险度量指标适于车辆复杂输入条件下分析了多个侧翻风险因素对侧翻风险的影响.     

基于横向载荷转移量的客车侧倾稳定性分析

针对客车侧倾稳定性问题,建立了基于横向载荷转移七自由度动力学模型,并根据所获得实车试验数据验证了所构建模型的合理性.根据所构建的具有横向载荷转移七自由度动力学模型进行了不同车速下转向盘转角阶跃仿真,分析客车结构参数和车速对其侧翻稳定性的影响.仿真结果表明:客车后轮驱动轴为侧倾稳定性的危险车轴,当车速过高或前轮转角过大时,后轴首先离地.增大各轴轮距、降低簧上质量质心高度、提高客车悬架侧倾刚度,能够有效的提高客车的侧倾稳定性.     

半挂汽车TTR预警及防侧翻控制

为及时提醒驾驶员半挂汽车的侧翻危险状态并对车辆的侧翻危险状态进行控制,以TruckSim中的半挂汽车作为真实车辆,考虑汽车运行过程中的过程噪声以及量测噪声,利用Kalman滤波技术实时估计半挂汽车的运行状态。以车辆的横向载荷转移率为侧翻指标,建立了基于模型预测的TTR(time-to-rollover)侧翻预警算法,并结合最优控制算法,制定了基于TTR侧翻预警的防侧翻控制策略。通过仿真分析,此控制策略可以有效提醒驾驶员半挂汽车的侧翻危险状况,并有效控制半挂汽车的侧翻危险状态,防止侧翻危险的发生。     

液罐车精确动力学建模及其侧倾稳定性

建立了常见罐体内液体侧向晃动的等效椭圆规钟摆模型,推导了罐体非惯性参照系下的钟摆动力学方程,并通过整车受力分析构建了液罐车精确动力学模型.基于此,在TruckSim中搭建了液罐车模型,研究其动力学响应特性.研究发现:与普通载货汽车相比,液罐车在侧向稳定性上有轻微的过多转向特性,其转弯半径下降约3%～7%;在侧倾稳定性上,罐车横向载荷转移率显著提高,充液比小于0.7时其临界稳定车速下降30%以上.参与冲击的液体质量占整车总质量的比值是影响罐车侧倾稳定性的关键因素,该值主要由充液比和罐体形状决定.罐车应尽量避免充液比0.4～0.7的情况,此时车辆的侧倾稳定性最差;当绝大多数情况下货物充液比不低于0.8时,车辆应装配长短轴之比较大的椭圆柱罐体,其他情况下应装配圆柱罐体.液体黏度主要对车辆的瞬态响应产生影响.液体黏度的提高能显著降低车辆稳态响应时间和超调量,且罐体长短轴之比越大,效果越显著.     

基于LSTM和改进TTR算法的车辆辅助驾驶侧翻预警

以提高侧翻预警中对侧翻风险的预测和判断为目标，为了给驾驶员或其他驾驶辅助系统确定对车辆进行控制的介入时机提供重要依据，提出了一种更高效准确的侧翻预警算法.首先建立三自由度车辆预警参考模型；选取相平面法划分侧倾稳定域为侧翻指标，根据三自由度模型响应，设计改进侧翻预测时间（TTR）算法并计算TTR.分析结果表明，相平面侧翻指标接近实际横向载荷转移率（LTR），比LTR常用的表达形式更准确地表述了车辆状态，且改进的TTR也更加接近实际TTR.然后建立长短期记忆网络（LSTM）模型来取代改进TTR算法，提高预警计算效率，模型输出的TTR值作为车辆预警控制的依据.最后通过驾驶员在环（DIL）试验采集数据，对LSTM模型进行训练，并在两种工况下，仿真验证了此侧翻预警方法具有对侧翻风险预测的准确性和更高的实时性.     

轮胎高速直线稳定性研究

针对不同型号的轮胎进行力学特性试验,建立轮胎模型和车辆动力学模型。实验结果显示,所建模型是正确的,可以进行车辆操纵稳定性仿真实验。通过中心区和回正性仿真试验,研究不同轮胎对车辆直线性的影响。在中立感实验中,轮胎的侧偏刚度越大,侧向加速度、横摆角速度和侧倾角越小。在回正实验中,轮胎的侧偏刚度越大,方向盘转角、横摆角速度和侧倾角的残余越小。仿真结果显示不同侧偏特性的轮胎表现出不同的直线稳定性。     

考虑坡度影响的车辆行驶动力学建模与仿真

考虑横向坡度、纵向坡度与合成坡度道路特征参数对车辆动力学与轮胎垂直载荷变化的影响,基于15自由度车辆动力学模型,建立横向坡度、纵向坡度与合成坡度车辆动力学与轮胎垂直载荷变化模型,联立转向系、制动系、动力传动系、车轮与悬架模型,构建整车行驶动力学仿真模型,并在不同横向、纵向、合成坡度以及车速下进行仿真分析比较。结果表明：横摆角速度受纵向坡度的变化影响很小,但随横向与合成坡度的增大而逐渐减小,且在相同坡度下,随着车速的增大,波动幅度增大,峰值增大;前轮侧偏角受纵向与合成坡度的变化影响很小,但随横向坡度的增大而增大;侧倾角速度随横向与合成坡度的增大而先减小后增大,且在相同纵向坡度下,随车速的增大,波动幅度增大,峰值增大。     

平衡重式叉车满载急转工况下横向稳定性控制

以提高平衡重式叉车满载紧急转向工况下的横向稳定性为目标,结合叉车动力学特性,采用ADAMS软件建立某型3T平衡重式叉车整车横向动力学模型. 设计一种基于模型预测算法的主动后轮转向控制器,实现叉车的主动后轮转向控制;然后,基于ADAMS与MATLAB/Simulink进行联合仿真计算,并根据标准EN 16203:2014进行实车稳定性试验.结果表明:所设计的主动后轮转向控制策略系统反应迅速,能有效降低叉车急转工况下的横摆角速度和侧倾角,大大提高叉车的横向稳定性;叉车满载急转过程安全稳定,横向稳定性动力学参数横向加速度和横摆角速度的最大值分别降低16.47%和25%.     

基于侧翻贡献度的自卸车举升作业侧倾稳定性

为了研究不同工况下轮胎、悬架和货箱对自卸车作业侧倾稳定性的影响,提出了一种基于侧翻贡献度的分析方法。建立车辆举升作业的四自由度非线性数学模型,利用MATLAB/Simulink对模型进行不同路面横向坡度角和货物偏载量输入工况下的仿真求解,得到了车辆侧翻临界举升状态下的轮胎、悬架和货箱侧翻贡献度变化规律。结果表明,侧翻贡献度能够有效反映出不同工况下车辆作业侧倾稳定性的主要影响因素。     

烛式悬架定位参数对车辆操纵稳定性的影响

利用AMESim软件建立了XCMG170烛式悬架矿用汽车全液压转向系统的仿真模型,并验证了所建立的模型的正确性.通过AMESim和ADAMS软件的联合仿真模拟,进行了整车的稳态回转试验、双移线仿真试验和转向盘转角输入试验.通过改变前桥的初始定位参数,分别仿真分析整车的操纵性能,得到了表征整车操纵稳定性的横摆角速度、侧向加速度和车身侧倾角的曲线变化情况.结果表明,前束值增大使得烛式悬架整车的转向回正性能和行驶稳定性能变差,本仿真模型可为同类矿用汽车的选型及改进设计提供参考依据.     

面向侧翻试验的线控主动转向试验台架构建

为了研究通过线控主动转向系统实现的侧翻控制,需要建立合适的试验台架.首先分析了面向侧翻的线控主动转向硬件在环实验平台结构,建立了整车模型、实验管理软件和硬件平台.硬件平台中包括转向器、磁粉制动器转矩模拟加载装置和数据采集装置.分别在75°方向盘角脉冲、25°方向盘角阶跃、20km·h~(-1)车速紧急调头、80km·h~(-1)车速双移线和70km·h~(-1)车速蛇形工况下,对仿真和实验下的表征整车侧翻程度的车身侧倾角进行了监测,得到两种结果相近,说明了该试验台架的侧翻实验的适用性.     

基于Simulink的四轮转向汽车神经网络控制策略仿真

针对汽车小转角时质心侧偏角为零,高速大转角时前轴抗侧滑的控制目标,提出一种四轮转向汽车控制策略.在Simulink环境下建立包含轮胎非线性和计及侧倾的三自由度四轮转向汽车模型,运用双隐含层BP神经网络训练得到四轮转向控制器.仿真结果表明,神经网络控制器可有效控制高速时汽车前轴滑动的趋势,并在低速到高速时使汽车质心侧偏角基本为零,控制误差低于比例转角控制策略和横摆角速度反馈控制策略.同时高速时横摆角速度响应与前轮转向汽车接近,汽车的侧向加速度和车身侧倾角稳态值比前轮转向有所降低.     

微型货车高速转弯的改进模型预测防侧翻控制

为解决高速转向过程中,微型货车容易侧翻的问题,提出一种前馈反馈-史密斯预估-模型预测控制结合差动制动的防侧翻控制方法。首先建立三自由度车辆模型,得到纵向速度、横摆角速度、簧载滚转角的实际值,并与Carsim得到的理论值相减得到状态偏差,接着以车辆的归一化的零力矩点横向偏移为预警指标,设计模型预测控制(model predictive control, MPC)控制器计算附加横摆力矩,通过差动制动方法分配制动力矩,最终实现车辆防侧翻。通过Carsim和MATLAB/Simulink联合仿真,进行车辆转弯运动实验。实验结果表明,该控制方法可以有效提升微型货车在高速转向过程的稳定性,提高微型货车的安全性。