發(fā)布時間：2018-09-06 16:42

【摘要】：汽車在急轉(zhuǎn)彎時的穩(wěn)定性一直是影響汽車高速安全行駛時的一項重要內(nèi)容。當(dāng)汽車在高速行駛時轉(zhuǎn)彎或變更車道時,汽車會在很大的離心力作用下產(chǎn)生橫擺運(yùn)動,當(dāng)?shù)孛娓街禂?shù)較低時,汽車會立即發(fā)生側(cè)滑,而且側(cè)滑一旦產(chǎn)生,路面對汽車的橫向作用將迅速減弱,駕駛員通過方向盤對汽車的控制效果也會變的非常不明顯,汽車將迅速失去穩(wěn)定性。對汽車穩(wěn)定性影響的因素有很多,包括車輛的結(jié)構(gòu)、參數(shù)、車輛行駛速度、初始運(yùn)行狀態(tài)、路面附著情況和方向盤轉(zhuǎn)角等,因此,汽車轉(zhuǎn)向時的穩(wěn)定性控制器設(shè)計是一個較為復(fù)雜的非線性問題。本文根據(jù)國內(nèi)外對汽車穩(wěn)定性的研究現(xiàn)狀,介紹了汽車穩(wěn)定控制系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及工作原理,并分析了汽車產(chǎn)生側(cè)滑的原因,選取了針對汽車穩(wěn)定性的兩個控制參數(shù)并提出了控制策略,并通過遺傳優(yōu)化PID控制算法對其進(jìn)行了研究。本文主要包括了以下幾方面研究內(nèi)容:1.分析了汽車側(cè)滑發(fā)生的原因,然后根據(jù)理想汽車二自由度模型研究了橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角對汽車穩(wěn)定性的影響,并選取了橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角作為汽車穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的控制參數(shù),通過這兩個控制參數(shù)如何對汽車的行駛狀態(tài)進(jìn)行判斷,然后制定了相應(yīng)的控制策略。2.在ADAMS/Car中建立了整車主要部分的虛擬模型并最后組合為整車虛擬樣車的模型,在MATLAB/Simulink中通過不同功能的模塊搭建控制系統(tǒng)的仿真框圖,通過MATLAB和ADAMS的聯(lián)合仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)了多體動力學(xué)系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的協(xié)同仿真。3.研究了PID控制算法和遺傳優(yōu)化PID控制算法,通過在MATLAB/Simulink上搭建的仿真框圖分別對這兩種算法進(jìn)行了仿真分析和結(jié)果對比。4.在遺傳優(yōu)化PID控制算法下,還比較了不同的車輛結(jié)構(gòu)參數(shù)對汽車穩(wěn)定性控制參數(shù)的影響。通過聯(lián)合仿真可以看出,遺傳優(yōu)化PID控制算法比PID控制算法有著更好的控制效果,橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角的幅值和超調(diào)量都有著明顯的減小,顯著提高了汽車轉(zhuǎn)向時的穩(wěn)定性。整車質(zhì)量和質(zhì)心位置對汽車穩(wěn)定性控制參數(shù)都有著較為明顯的影響。
[Abstract]:The stability of automobile when turning sharply is always an important content that affects the safety of automobile driving at high speed. When the automobile turns or changes lane at high speed, the automobile will produce yaw motion under the action of great centrifugal force. When the adhesion coefficient is low, the automobile will immediately sideslip, and once the sideslip occurs, the road surface will be changed. The lateral effect on the vehicle will be weakened rapidly, and the control effect of the driver on the vehicle through the steering wheel will become very obvious. The vehicle will lose its stability rapidly. Therefore, the design of stability controller for automobile steering is a complicated nonlinear problem. According to the research status of automobile stability at home and abroad, this paper introduces the research status and working principle of automobile stability control system at home and abroad, analyzes the causes of automobile side slip, and selects two kinds of stability controller for automobile. The control parameters and control strategies are proposed and studied by genetic optimization PID control algorithm. The main contents of this paper are as follows: 1. The causes of vehicle sideslip are analyzed. Then the effects of yaw rate and center of mass sideslip angle on vehicle stability are studied according to the two-degree-of-freedom model of ideal vehicle. The yaw rate and center-of-mass side-slip angle are selected as the control parameters of the vehicle stability control system. Through these two control parameters, how to judge the driving state of the vehicle, and then the corresponding control strategy is formulated. 2. In ADAMS/Car, the virtual model of the main parts of the vehicle is established and finally combined into the model of the whole vehicle virtual prototype. In MATLAB/Simulink, the simulation block diagram of the control system is built by modules with different functions, and the co-simulation of multi-body dynamics system and closed-loop control system is realized by the joint simulation technology of MATLAB and ADAMS. 3. The PID control algorithm and genetic optimization PID control algorithm are studied, and the simulation block diagram is built on MATLAB/Simulink. The simulation results of the two algorithms are analyzed and compared. 4. The influence of different vehicle structure parameters on vehicle stability control parameters is also compared under the genetic optimization PID control algorithm. Both the amplitude and overshoot of the sideslip angle of the center of mass decrease obviously, and the stability of the vehicle is improved remarkably. The vehicle quality and the position of the center of mass have obvious influence on the vehicle stability control parameters.
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U461.6

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本文編號：2226940