三軸式客車是一種大容量的單節(jié)式客車,因其可增加載客量且舒適性好,已成為出門旅行非常實(shí)用的交通工具。三軸式客車因質(zhì)量大、重心高、前后軸質(zhì)量分布復(fù)雜多變,容易發(fā)生側(cè)翻危險(xiǎn)。本文以某三軸式客車為對象,建立整車側(cè)翻動力學(xué)模型,推導(dǎo)三軸式客車側(cè)翻穩(wěn)定性的評價指標(biāo),分析主要參數(shù)對三軸式客車側(cè)翻穩(wěn)定性的影響規(guī)律;設(shè)計(jì)三軸式客車的防側(cè)翻控制策略,應(yīng)用Trucksim和Matlab聯(lián)合仿真,進(jìn)行典型工況下三軸式客車防側(cè)翻控制的工況適應(yīng)性及魯棒性分析。主要研究內(nèi)容如下:(1)建立了三軸式客車側(cè)翻動力學(xué)模型并進(jìn)行驗(yàn)證。針對三軸式客車非簧載質(zhì)量對側(cè)翻穩(wěn)定性的影響,建立了四自由度側(cè)翻動力學(xué)模型;在此基礎(chǔ)上,考慮到三軸式客車各軸側(cè)傾耦合對側(cè)翻穩(wěn)定性的影響,建立了六自由度側(cè)翻動力學(xué)模型。通過等效法、穩(wěn)態(tài)特征法和遺傳算法對六自由度模型的質(zhì)量、扭轉(zhuǎn)剛度和扭轉(zhuǎn)阻尼等參數(shù)進(jìn)行了估計(jì),并應(yīng)用Trucksim實(shí)例仿真進(jìn)行模型驗(yàn)證。(2)分析了三軸式客車重要參數(shù)對側(cè)翻穩(wěn)定性的影響規(guī)律。考慮三軸式客車各軸側(cè)傾耦合關(guān)系,推導(dǎo)了三軸式客車側(cè)翻穩(wěn)定性的客觀評價指標(biāo),并對評價指標(biāo)的正確性及有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。分析了不同工況和外部干擾下的三軸式客車側(cè)翻穩(wěn)定性,獲得了結(jié)構(gòu)參數(shù)和行駛參數(shù)影響三軸式客車側(cè)翻穩(wěn)定性的規(guī)律,為提高三軸式客車抗側(cè)翻能力及降低行駛過程側(cè)翻危險(xiǎn)性提供了理論依據(jù)。(3)提出了三軸式客車的MPC多目標(biāo)防側(cè)翻控制策略。根據(jù)三軸式客車側(cè)翻穩(wěn)定性規(guī)律,選取橫擺穩(wěn)定性及側(cè)傾穩(wěn)定性為控制目標(biāo),應(yīng)用模型預(yù)測理論設(shè)計(jì)了基于前輪主動轉(zhuǎn)向的多目標(biāo)防側(cè)翻控制策略,典型工況下仿真分析了防側(cè)翻控制系統(tǒng)的工況適應(yīng)性、抗外部干擾及參數(shù)攝動魯棒性,結(jié)果表明該策略既能在更小的前輪轉(zhuǎn)角控制輸出時有效降低三軸式客車的側(cè)翻危險(xiǎn),又能抑制三軸式客車在防側(cè)翻控制過程中產(chǎn)生的不足轉(zhuǎn)向。
【學(xué)位單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U467.14
【部分圖文】：

含多個運(yùn)動自由度的動力學(xué)模型可以描述汽車側(cè)翻過程中的多種運(yùn)動，故而能夠更全面地描述側(cè)翻問題。但是多自由度也會帶來求解復(fù)雜，參數(shù)難以確定等問題。因此，多自由度模型需要不斷的進(jìn)行仿真和實(shí)驗(yàn)比對才能確保模型的準(zhǔn)確性。為了能夠盡可能多地清楚描述汽車側(cè)翻運(yùn)動過程且又能縮短模型的修正過程，需要確定所要研究的對象，忽略影響較小的因素，建立能描述研究對象的相對簡單的多自由度模型。本章以三軸式客車為研究對象，不考慮各軸側(cè)傾耦合的情況下建立四自由度的側(cè)翻動力學(xué)模型，并驗(yàn)證模型正確性；在此基礎(chǔ)上，考慮各軸側(cè)傾耦合因素，建立六自由度的側(cè)翻動力學(xué)模型，通過等效和估計(jì)的方法計(jì)算等效軸距、車身等效側(cè)傾剛度和等效側(cè)傾阻尼等參數(shù)。最后采用聯(lián)合仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證六自由度模型的有效性和準(zhǔn)確性。2.1 不考慮各車橋側(cè)傾耦合的側(cè)翻動力學(xué)模型三軸式客車屬于大型客車，與普通的兩軸式大客車相比，相同點(diǎn)是擁有較大的非簧載質(zhì)量，而主要的不同之處是三軸式客車在驅(qū)動橋后方多了一個隨動橋，這使其成為一種比兩軸式大客車有著更大非簧載質(zhì)量的客車。本節(jié)在三自由度側(cè)翻動力學(xué)模型的基礎(chǔ)上考慮非簧載質(zhì)量因素，建立并驗(yàn)證四自由度側(cè)翻動力學(xué)模型，該模型可作為建立考慮各軸側(cè)傾耦合的側(cè)翻動力學(xué)模型的基礎(chǔ)。

圖 2.2 輪胎模型胎所受側(cè)偏力與側(cè)偏角的關(guān)系可以表示如下：ffuvar arctan( )arctan()uvbrm arctan()uvcrr 和橫擺角速度相對于車速很小時，式(2.8)-(2.10)可ffuvar uvbrm uvcrr 固定側(cè)偏剛度的線性輪胎，側(cè)輪胎側(cè)偏力可以表示YffF K 1

圖 2.3 某型三軸式客車了驗(yàn)證所建四自由度模型的有效性，設(shè)定速度為 90km/h，前輪轉(zhuǎn)角設(shè)置如圖用 Matlab 運(yùn)行所建數(shù)學(xué)模型，使用 Trucksim 運(yùn)行某型三軸式客車模型，并對進(jìn)行比較。其中該三軸式客車的主要參數(shù)如表 2.1 所示。0 2 4 6 8 1000.020.040.060.080.10.12時間 /s前輪轉(zhuǎn)角/rad圖 2.4 J-turn 工況前輪轉(zhuǎn)角設(shè)置

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號：2815887