本文關鍵詞：基于主動輪胎力的汽車穩(wěn)定性集成控制研究

  更多相關文章： 主動安全 主動前輪轉向 車身穩(wěn)定控制系統(tǒng) 耦合 集成控制

【摘要】：輪胎力主動控制技術能有效提高汽車的操縱穩(wěn)定性和行駛的安全性,成為汽車安全領域重要的研究課題之一。主動輪胎力調(diào)節(jié)包括基于縱向輪胎力控制的電子穩(wěn)定程序(Electronic Stability Program,ESP)和基于側向輪胎力控制的主動前輪轉向(Active Front Steeing,AFS)兩種。ESP是通過對左、右側不同的車輪施加不平衡制動力來提供附加的橫擺穩(wěn)定性力矩的。但輪胎垂向載荷和路面附著系數(shù)將直接影響不對稱輪胎縱向力的分配,大大降低了對車輛行駛路徑的糾偏效果。在緊急制動工況下會導致制動距離變長,ESP更容易發(fā)生追尾等交通事故。AFS技術是車輛轉向系統(tǒng)的最新發(fā)展方向之一,它可以直接方便地控制轉向系統(tǒng)的角位移和力矩傳遞特性,優(yōu)化輪胎力和力矩分布,抵抗輪胎剛度攝動和外界干擾,并為車輛提供一個附加橫擺力矩,可有效提高車輛的操縱穩(wěn)定性和行駛的安全性。高速汽車是一個行駛工況復雜多變的非線動力學系統(tǒng),單一的主動安全技術難以滿足全局工況下穩(wěn)定性控制要求。因此,將ESP和AFS進行充分有效的集成是提高汽車操縱穩(wěn)定性,保障行駛安全的必然趨勢,具有重要的工程價值和廣泛的社會意義。針對兩種主動輪胎力安全系統(tǒng)的集成、協(xié)調(diào)控制策略,本文的研究工作如下:建立了汽車2自由度單軌參考模型,并對2自由度單軌模型進行了仿真驗證結果表明了所建立的模型的準確性和有效性,然后基于ADMAS/Car多體動力學軟件建立了多自由度整車動態(tài)模型,以此作為本文汽車動力學主動安全控制系統(tǒng)的仿真實驗平臺。設計了一種理想變傳動比曲線,在對比仿真的基礎上,對曲線進行了修正。提出了一種綜合理想變傳動比前饋和橫擺角速度反饋的主動前輪轉向控制策略,采用滑模變結構技術設計了反饋控制器。通過設計ADMAS/Car和MATLAB/Simulink兩個軟件之間的接口,建立了AFS聯(lián)合仿真平臺,分別進行了角階躍(J-Turn)實驗、高速側風干擾實驗和高、低附著系數(shù)路面上單移線實驗。結果表明,所設計的前饋加反饋的AFS控制器能有效提高車輛操縱性和舒適性,并改善了汽車的側向動力學穩(wěn)定性。設計了橫擺角速度誤差的單邊制動邏輯,提出了一種基于目標滑移率的單神經(jīng)元PID算法的ESP控制策略,采用了一種利用車速估計實時滑移率的方法,并確立了最優(yōu)目標橫擺角速度和質(zhì)心側偏角的上界�；贏DMAS/Car和MATLAB/Simulink建立了ESP控制系統(tǒng)的聯(lián)合仿真模型。分別進行了高速單移線實驗和蛇形實驗,仿真結果表明,所提出的控制策略能滿足大變工況下的車輛操縱穩(wěn)定性和主動安全性。設計了一種ESP和AFS的汽車底盤集成控制系統(tǒng)。提出了一種基于質(zhì)心側偏角外層、橫擺角速度誤差內(nèi)層的判斷邏輯的主動輪胎力集成與協(xié)調(diào)控制策略。采用模糊權重分配法對AFS和ESP協(xié)同工作時的權重進行調(diào)節(jié),建立了協(xié)調(diào)集成控制聯(lián)合仿真模型,分別進行了低附著系數(shù)的單移線實驗和正常路面的雙移線實驗。仿真結果表明,設計的AFS與ESP主動輪胎力集成控制策略能有效提高汽車的狀態(tài)跟蹤能力,相對并存控制和單一的AFS或ESP控制,從整體上最大程度提高了車輛操縱穩(wěn)定性。
【關鍵詞】：主動安全 主動前輪轉向 車身穩(wěn)定控制系統(tǒng) 耦合 集成控制
【學位授予單位】：江西理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U461.6
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-17
• 1.2.1 基于輪胎側向力控制的主動前輪轉向系統(tǒng)研究11-13
• 1.2.2 基于輪胎縱向力控制的汽車穩(wěn)定控制系統(tǒng)研究13-14
• 1.2.3 汽車穩(wěn)定性集成控制國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3 研究內(nèi)容17-19
• 第二章 汽車動力學模型19-27
• 2.1 二自由度單軌模型19-20
• 2.2 基于ADAMS/Car的整車模型20-26
• 2.2.1 多體動力學軟件ADAMS簡介20-22
• 2.2.2 整車模型22-26
• 2.3 本章小結26-27
• 第三章 主動前輪轉向控制系統(tǒng)設計27-47
• 3.1 主動前輪轉向系統(tǒng)傳動特性分析27-29
• 3.2 主動前輪轉向控制算法29-36
• 3.2.1 理想變傳動比前饋控制30-32
• 3.2.2 橫擺角速度滑模反饋控制32-36
• 3.3 基于ADAMS/Mechatronics的主動前輪轉向控制系統(tǒng)設計36-41
• 3.3.1 ADAMS/Mechatronics介紹36-37
• 3.3.2 主動前輪轉向系統(tǒng)控制系統(tǒng)建立37-41
• 3.4 主動前輪轉向控制系統(tǒng)聯(lián)合仿真實驗及分析41-46
• 3.4.1 方向盤角階躍實驗42-43
• 3.4.2 高速行駛下的側風干擾實驗43-44
• 3.4.3 高低附著系數(shù)路面上的單移線實驗44-46
• 3.5 本章小結46-47
• 第四章 車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)設計47-64
• 4.1 車輛側向失穩(wěn)原因及改善措施47-48
• 4.2 ESP控制系統(tǒng)設計48-56
• 4.2.1 ESP控制器控制參數(shù)及制動邏輯48-50
• 4.2.2 ESP參考模型的邊界條件50-51
• 4.2.3 ESP單神經(jīng)元自適應PID控制器設計51-53
• 4.2.4 ESP制動下的車輪目標滑移率控制53-56
• 4.3 基于ADAMS/Mechatronics的車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)設計56-59
• 4.4 車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)聯(lián)合仿真分析59-63
• 4.4.1 高速單移線實驗60-61
• 4.4.2 蛇形實驗61-63
• 4.5 本章小結63-64
• 第五章 基于模糊權重分配法的協(xié)調(diào)集成控制器設計64-76
• 5.1 AFS和ESP性能分析及協(xié)調(diào)集成控制的目的64-65
• 5.2 協(xié)調(diào)集成控制策略設計65-66
• 5.3 模糊權重分配控制算法設計及分析66-71
• 5.3.1 模糊控制簡介66-67
• 5.3.2 模糊控制系統(tǒng)的基本原理及設計流程67-68
• 5.3.3 基于模糊權重分配法的協(xié)調(diào)控制器設計68-71
• 5.4 協(xié)調(diào)集成控制系統(tǒng)聯(lián)合仿真分析71-75
• 5.4.1 低附著系數(shù)路面上的單移線仿真實驗72-73
• 5.4.2 高附著路面的雙移線仿真實驗73-75
• 5.5 本章小結75-76
• 第六章 總結與展望76-78
• 6.1 全文總結76-77
• 6.2 論文創(chuàng)新點77
• 6.3 展望77-78
• 參考文獻78-82
• 致謝82-83
• 攻讀學位期間的研究成果83-84

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本文編號：931789