直线电机地铁车辆曲线通过建模与仿真

分析了直线电机轮轨交通系统车辆与轨道结构的特点，针对广州地铁4号线车轨系统的特征，建立了其动态曲线通过模型。通过仿真计算得到了曲线半径、超高以及行车速度对车辆曲线通过时动力特性的影响规律。通过此项研究，为进一步探讨直线电机车辆曲线通过动力特性、优化线路设计参数以及轨道的养护维修工作打下了良好的基础。     

制动过程的主动转向干预控制

主动转向(AFS)能够提高车辆的转向跟随性和车辆的稳定性能,同时还能够产生额外的侧向力,抵御制动过程中由于制动力的不对称分配所引起的横摆及侧倾。首先基于主动转向的机构及制动过程建立了转向模型及车辆模型,并在该模型控制的设计中,利用横摆角速度和侧偏角反馈提高车辆的稳定性。同时,为了得到最佳的输出反馈增益矩阵,采用线性[0]二次型调节器(LQR-line quadratic regulator)进行最优控制。通过制动过程中主动转向的干预作用的MATLAB仿真,以及没有转向干预控制的制动过程试验与仿真的对比,表明主动转向无需驾驶员的额外干预,通过电机的主动补偿提高车辆的侧向稳定性,同时还能够影响车辆的纵向动力学过程,缩短制动的有效距离。     

基于悬浮控制算法的磁浮列车动力学仿真研究

使用MATLAB建立了EMS型磁浮列车一节完整车厢的动力学模型,模型描述了车体-悬浮架-弹性轨道之间的关系,并具有4个自由度。仿真分析了车辆以200 km/h速度通过弹性轨道,当悬浮控制器分别采用3种不同的控制算法时车-轨耦合振动的系统动力学行为。仿真结果表明,在一定速度以及固定的车辆-轨道物理参数条件下,悬浮控制器采用不同的控制算法,车体-悬浮架-轨道各自的动力学行为有明显差异,磁浮列车的安全性与舒适性互相矛盾。理想的悬浮控制器算法应该在保证列车安全性的前提下,尽可能提高舒适性,同时通过改良悬浮控制算法可以提高车-轨耦合振动过程中系统的动态性能。此研究对于完善磁浮列车悬浮控制器设计具有参考价值。     

偏置追尾事故车辆运动学参数仿真研究

为了深度研究追尾事故车辆的运动行为,在PC-Crash仿真环境下建立车辆追尾事故模型,考虑相对碰撞速度、偏置度和追尾车辆碰撞前减速度、车轮转角等变量,获得车辆的加速度、横摆角和横摆角速度等运动学参数。研究结果表明：偏置度为20%时,追尾车辆和被追尾车辆的横摆角最大,易诱发侧翻或碰撞固定物等二次事故;两车相对碰撞速度越大,追尾车辆和被追尾车辆的最大加速度越大而碰撞持续时间越短。研究结果可为驾驶人的行为决策、事故再现以及车辆的安全设计提供理论依据和数据支撑。     

提高车辆主动安全性的模型参考变结构控制方法

基于李亚普诺夫函数设计了模型参考变结构控制器,该控制器通过产生主动横摆力矩迫使车辆的响应跟踪参考模型的理想输出,从而提高了车辆的主动安全性.用该控制模型计算了车辆在正弦输入和阶跃输入时的横摆角速度以及车辆质心的侧偏角响应,仿真计算结果表明控制车辆的横摆力矩能够有效改善车辆的横摆角速度、质心侧偏角响应,并且该控制器能更好的适应车速和路况的变化,鲁棒性强.     

车辆转弯制动动力学稳定性控制建模与仿真

在Matlab/Simlink下建立了八自由度车辆动力学模型,针对车辆转弯制动工况,采用模糊控制方法,设计了基于滑移率的ABS控制算法和分别以质心侧偏角、横摆角速度及二者加权为控制目标的直接横摆力矩控制算法.并对车辆转弯制动工况下车辆稳定性控制做了仿真分析.利用稳定性判定式,对车辆转弯制动稳定性做出了判定.结果表明,车辆转弯制动时ABS控制并不能达到稳定性控制的要求,而采用以质心侧偏角和横摆角速度加权为控制目标的直接横摆力矩控制算法能更好地达到稳定性控制的目的.     

车辆电子稳定系统的最优控制与仿真分析

在建立了车辆动力学模型的基础上,运用线性二次最优控制理论设计了车辆电子稳定控制系统,针对车辆电子稳定系统的最优控制器,分析了其能控性与能观性.以车辆质心侧偏角和横摆角速度为控制变量,在MATLAB/SIMULINK环境下对该系统进行了仿真分析.仿真结果表明,利用最优控制理论设计的车辆电子稳定控制系统能有效防止车辆侧滑,提高了车辆在大侧向加速度、大侧偏角的极限工况下的操纵稳定性,使驾驶员能够对车辆进行正常地操纵.     

基于虚拟样机的电传动履带车辆性能仿真

建立和分析履带车辆动力学数学模型;应用多体动力学软件RecurDyn建立履带车辆动力学模型及地面模型,通过MATLAB/Simulink建立驱动电机控制系统模型,联合动力学模型与控制系统模型构建完整的整车虚拟样机;利用该虚拟样机对整丰的运动学及动力学分析,并与实车试验数据对比,验证了整车虚拟样机模型仿真的正确性,为电传动履带车辆的研发提供了新的试验方法.     

基于MATLAB仿真的车辆转向稳定性控制策略

为研究某半主动悬架车辆的转向稳定性,提出了悬架阻尼BP神经网络PID控制技术.以理想的横摆角速度和实际的横摆角速度误差作为控制目标,对车辆实行转向横摆稳定性闭环控制.通过控制车辆的横摆角速度来分析悬架阻尼变化对车轮垂直载荷及侧倾的影响,针对单移线转向和阶跃转向两种典型工况,应用MATLAB软件进行了仿真.结果表明,在高附着路面上,可以通过控制悬架阻尼来控制车辆的横摆和侧偏运动,当前悬架阻尼增加后悬架阻尼减小时,车辆前后轴左右车轮的载荷转移明显减小,从而能有效抑制车辆的过多转向特性,为改善操纵稳定性提供一种新控制方法.     

高速公路车辆智能驾驶仿真平台

针对高速公路智能驾驶系统的极限工况实车试验难实现、重复性差、成本高等问题,搭建高速公路智能驾驶仿真平台来进行系统安全性评估。首先分析实际智能驾驶系统的构成和安全性指标,然后设计路形、感知决策、车辆动力学等模块。为了提高仿真平台的保真度,采用车辆动力学仿真软件veDYNA,参数来自车辆实测数据,并且嵌入方向盘、油门踏板和加速踏板等控制机构实物。仿真实验中,进行了高速行驶车辆的感知决策时滞、爆胎的安全性评估,通过质心侧偏角、轮胎侧偏角、横摆角速度的输出曲线来评估车辆的稳定性状态,指导系统参数调整。     

车辆曲线通过性能改进的轮对模式控制

提出了运用模式控制的方法提高车辆的曲线通过性能。并将其运用于一个简化的二轴车,先建立车辆系统总体动力学模型,而后将其车体横移和摇头运动解耦,再分别对两模式分别设计控制器。为了保证系统具有一定的鲁棒性,设计过程中亦将蠕滑系数、接触点踏面斜度的适时变化考虑进去。最终借助于Matlab的Simulink进行建模,仿真结果表明,相对于传统被动悬挂式车辆该自动控制车辆具有更强的曲线通过能力。     

过山车动态仿真建模方法研究

随着过山车速度及运动复杂性不断提高,其研制过程的动力学分析、安全评价愈显重要,传统方法已很难满足要求。采用虚拟样机技术和图形学方法对轨道模型、车辆拓扑结构以及轮轨关系等过山车动力学建模中的关键问题进行研究,并在ADAMS软件中实现。通过仿真分析,在设计阶段就可获得过山车在不同工况下运行时各部件的速度、加速度及载荷变化曲线,为进一步的强度校核、安全性分析提供可靠依据。     

高速履带车辆悬挂系统动力学仿真

研究了高速履带车辆在不平路面(包括各种障碍)行驶时悬挂系统的动力学响应问题,采用多刚体动力学理论建立了高速履带车辆悬挂系统与地面作用的动力学模型,模型中特别考虑了履带对履带车辆动力学响应的影响。基于Matlab/SimuLink环境对所建模型进行了计算机仿真,并对车辆悬挂系统的动态响应进行了动画输出。仿真实例分析说明本文所建模型和建模采用的方法对高速履带车辆的悬挂系统的设计和动力学分析具有积极的作用。     

基于状态依赖Riccati方程的复合控制导弹自动驾驶仪设计

针对直接侧向力与气动力复合控制拦截导弹的非线性控制问题,设计了基于状态依赖Riccati方程的自动驾驶仪。根据俯仰和偏航通道的非线性动力学模型,通过扩展线性化将其转化为具有状态依赖参数的类线性结构,并针对该类线性结构设计了基于状态依赖Riccati方程的加速度指令跟踪控制器。考虑到直接侧向力由脉冲发动机提供时具有离散特性,分析了实际控制量不能达到理想值时系统的非线性容限,给出闭环系统保持局部渐近稳定的充分条件。仿真实例验证了这种设计策略的有效性。     

中低速磁浮列车导向工况下电磁力特性仿真

中低速磁浮列车通过U型电磁铁铁芯和F型轨道磁极相互错位产生横向电磁拉力,来迫使列车导向,其导向电磁力大小对列车运行安全有直接影响。针对中低速磁浮列车用混合悬浮电磁铁存在横向偏移和纵向偏转两种典型导向工况,建立三维数值模型,并进行仿真计算表明:在同样间隙和线圈电流下,电磁铁横向偏移越大,或纵向偏转角越大,所产生的悬浮力越小,而导向力越大;且导向力比悬浮力呈更大的变化趋势。在最大允许机械偏移情况下,混合电磁铁较传统纯电励磁形式的悬浮电磁铁的导向能力略有降低。     

提高汽车操纵稳定性的控制器设计

为提高汽车操纵稳定性,设计了一种新颖的两级分层操纵稳定性控制系统。分级控制系统的第一层是一基于线性矩阵不等式的鲁棒模型匹配控制器。当汽车处于不稳定行驶状态时,该控制器优化稳定整车操纵性的横摆控制力矩,并根据该横摆力矩计算目标控制车轮的滑移率。控制系统的第二层是一移动滑模控制器。该控制器可以在预定的时间内精确地跟踪第一层控制器输入的参考滑移率,并对目标控制车轮施加制动力矩来达到稳定汽车操纵性的目的。在各种极限行驶状况下的仿真试验表明,该控制器可以有效地提高汽车操纵稳定性,而且该控制器对不同车速,各种附着系数的路面和车辆物理参数的变化具有很好的鲁棒性。