本文關(guān)鍵詞：基于主動(dòng)輪胎力的汽車穩(wěn)定性集成控制研究

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【摘要】：輪胎力主動(dòng)控制技術(shù)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(lǐng)域重要的研究課題之一。主動(dòng)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(cè)向輪胎力控制的主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向(Active Front Steeing,AFS)兩種。ESP是通過對(duì)左、右側(cè)不同的車輪施加不平衡制動(dòng)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(duì)稱輪胎縱向力的分配,大大降低了對(duì)車輛行駛路徑的糾偏效果。在緊急制動(dòng)工況下會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)距離變長(zhǎng),ESP更容易發(fā)生追尾等交通事故。AFS技術(shù)是車輛轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(dòng)和外界干擾,并為車輛提供一個(gè)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(gè)行駛工況復(fù)雜多變的非線動(dòng)力學(xué)系統(tǒng),單一的主動(dòng)安全技術(shù)難以滿足全局工況下穩(wěn)定性控制要求。因此,將ESP和AFS進(jìn)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(shì),具有重要的工程價(jià)值和廣泛的社會(huì)意義。針對(duì)兩種主動(dòng)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(duì)2自由度單軌模型進(jìn)行了仿真驗(yàn)證結(jié)果表明了所建立的模型的準(zhǔn)確性和有效性,然后基于ADMAS/Car多體動(dòng)力學(xué)軟件建立了多自由度整車動(dòng)態(tài)模型,以此作為本文汽車動(dòng)力學(xué)主動(dòng)安全控制系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。設(shè)計(jì)了一種理想變傳動(dòng)比曲線,在對(duì)比仿真的基礎(chǔ)上,對(duì)曲線進(jìn)行了修正。提出了一種綜合理想變傳動(dòng)比前饋和橫擺角速度反饋的主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向控制策略,采用滑模變結(jié)構(gòu)技術(shù)設(shè)計(jì)了反饋控制器。通過設(shè)計(jì)ADMAS/Car和MATLAB/Simulink兩個(gè)軟件之間的接口,建立了AFS聯(lián)合仿真平臺(tái),分別進(jìn)行了角階躍(J-Turn)實(shí)驗(yàn)、高速側(cè)風(fēng)干擾實(shí)驗(yàn)和高、低附著系數(shù)路面上單移線實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)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(cè)向動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)了橫擺角速度誤差的單邊制動(dòng)邏輯,提出了一種基于目標(biāo)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(jì)實(shí)時(shí)滑移率的方法,并確立了最優(yōu)目標(biāo)橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)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(jìn)行了高速單移線實(shí)驗(yàn)和蛇形實(shí)驗(yàn),仿真結(jié)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(dòng)安全性。設(shè)計(jì)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(cè)偏角外層、橫擺角速度誤差內(nèi)層的判斷邏輯的主動(dòng)輪胎力集成與協(xié)調(diào)控制策略。采用模糊權(quán)重分配法對(duì)AFS和ESP協(xié)同工作時(shí)的權(quán)重進(jìn)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(jìn)行了低附著系數(shù)的單移線實(shí)驗(yàn)和正常路面的雙移線實(shí)驗(yàn)。仿真結(jié)果表明,設(shè)計(jì)的AFS與ESP主動(dòng)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(duì)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(guān)鍵詞】：主動(dòng)安全 主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向 車身穩(wěn)定控制系統(tǒng) 耦合 集成控制
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-17
• 1.2.1 基于輪胎側(cè)向力控制的主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3 研究?jī)?nèi)容17-19
• 第二章 汽車動(dòng)力學(xué)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(dòng)力學(xué)軟件ADAMS簡(jiǎn)介20-22
• 2.2.2 整車模型22-26
• 2.3 本章小結(jié)26-27
• 第三章 主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)27-47
• 3.1 主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳動(dòng)特性分析27-29
• 3.2 主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向控制算法29-36
• 3.2.1 理想變傳動(dòng)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(dòng)前輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)36-41
• 3.3.1 ADAMS/Mechatronics介紹36-37
• 3.3.2 主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制系統(tǒng)建立37-41
• 3.4 主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)聯(lián)合仿真實(shí)驗(yàn)及分析41-46
• 3.4.1 方向盤角階躍實(shí)驗(yàn)42-43
• 3.4.2 高速行駛下的側(cè)風(fēng)干擾實(shí)驗(yàn)43-44
• 3.4.3 高低附著系數(shù)路面上的單移線實(shí)驗(yàn)44-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 第四章 車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)47-64
• 4.1 車輛側(cè)向失穩(wěn)原因及改善措施47-48
• 4.2 ESP控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)48-56
• 4.2.1 ESP控制器控制參數(shù)及制動(dòng)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(yīng)PID控制器設(shè)計(jì)51-53
• 4.2.4 ESP制動(dòng)下的車輪目標(biāo)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(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)60-61
• 4.4.2 蛇形實(shí)驗(yàn)61-63
• 4.5 本章小結(jié)63-64
• 第五章 基于模糊權(quán)重分配法的協(xié)調(diào)集成控制器設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)65-66
• 5.3 模糊權(quán)重分配控制算法設(shè)計(jì)及分析66-71
• 5.3.1 模糊控制簡(jiǎn)介66-67
• 5.3.2 模糊控制系統(tǒng)的基本原理及設(shè)計(jì)流程67-68
• 5.3.3 基于模糊權(quán)重分配法的協(xié)調(diào)控制器設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)72-73
• 5.4.2 高附著路面的雙移線仿真實(shí)驗(yàn)73-75
• 5.5 本章小結(jié)75-76
• 第六章 總結(jié)與展望76-78
• 6.1 全文總結(jié)76-77
• 6.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)77
• 6.3 展望77-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 致謝82-83
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果83-84

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