半挂汽车列车横摆稳定性最优重构控制_杨秀建
基于主动横摆力矩优化分配的车辆底盘集成控制

基于主动横摆力矩优化分配的车辆底盘集成控制
李静;余春贤;朱冰;郭立书;施正堂
【期刊名称】《吉林大学学报:工学版》
【年(卷),期】2011()S2
【摘要】基于二自由度车辆模型设计了车辆底盘集成控制器,开发了基于二次规划法的主动横摆力矩优化分配算法。
针对阶跃转向和单移线转向行驶两种典型工况进行了仿真试验。
结果表明,所设计的底盘集成控制器具有良好的控制效果,能够明显地改善车辆的操纵稳定性;开发的主动横摆力矩优化分配算法能够充分利用各个执行机构,使得在主动转向角和主动制动压力等输入都较小的情况下,能获得较好的车辆操纵稳定性。
【总页数】5页(P36-40)
【关键词】车辆工程;底盘集成控制;主动横摆力矩;优化分配
【作者】李静;余春贤;朱冰;郭立书;施正堂
【作者单位】吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室;浙江亚太机电股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】T-55
【相关文献】
1.基于门限自调整的车辆主动横摆力矩PD控制策略研究 [J], 玄圣夷;白海英;宋传学;靳立强
2.基于横摆力矩分配的车辆稳定控制研究 [J], 张思奇;张天侠;周淑文
3.基于横摆力矩分配的车辆稳定控制研究 [J], 田伟男;赵诗瑶;杨强;刘烨;冀龙飞
4.基于全轮纵向力优化分配的4WD车辆直接横摆力矩控制 [J], 邹广才;罗禹贡;李克强
5.基于转矩优化分配的分布式电动车辆横摆力矩研究 [J], 王悦;李春明;肖磊
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汽车模型表面压力系数的测试与数值模拟

图 l 车身 中央对称面压力系数 ( 5 方背式 )
4 结论
通过在汽车模型表面布置测压孔 , 实现 了通过
压力扫描阀对标准汽车 S E模型表面压力 系数 的 A
@
测量。通过对风洞试验和汽车空气动力学数值模拟
的对比, 汽车风洞试验方法和数值仿 真方法 获得 的
结 果能够在绝大多数 区域保持一致 , 可以用数值仿
M d li A t o v A r y a i [ ] S EP pr 04- 1 oe u m t e e d nm c C . A ae 20 0 — sn o i o s
1 08 3 .
张英朝 , 张持 , 李杰 . 于空气 动力学 数值模拟 的汽 车造型设 基 计 [ ] 吉林 大学学报 ( J. 工学版) 20 , ( 2 : 0 2 3 , 9 3 s )2 — 6 . 0 9 6 张英朝 , 李杰 , 张拮 , 汽车风洞试 验段尺寸参数 对试验 的影 等. 响 [ ] 吉林 大学学报 ( J. 工学版) 2 1 , ( ) 3 6 30 , 04 2 : — 5 . 0 0 4
决实际工程问题 。但在一些局部细节上 , 两者 的结 果并不是十分吻合 , 传统的 k8湍流模 型存在一些 - 不足 , 可以考虑应用其它湍流模型来寻找更准确模 拟车身表面压力的方法 。 参考文献
[ ] 傅 立敏. 1 汽车空气动力学[ ] 北京 : M . 机械工业出版社 , 0 . 2 6 0
图 1 车身 中央对称面取点位置示意图 ( 4 方背式 )
汽 车后方 下部 区域在 扩散 器位 置 的流 动试 验 数
籁
据未能测到最低压力系数值 , 但从数据 的趋势推测 ,
与数 值模 拟 的最低值 会有 差别 。尾 部行 李 厢转 角 位
基于主动制动的半挂汽车列车横摆稳定性控制

基于主动制动的半挂汽车列车横摆稳定性控制
杨秀建;杨春曦;张弦;屈瑞
【期刊名称】《汽车工程》
【年(卷),期】2011(033)011
【摘要】为研究半挂汽车列车在高速大转向等极限操作工况下的横摆稳定性控制问题,建立了14自由度的半挂汽车列车非线性仿真模型;提出了牵引车与半挂车独立直接横摆力矩控制的横摆稳定性控制方案,通过牵引车和半挂车车轮的合理选择和主动制动实现横摆控制;以跟踪参考模型的稳态横摆响应为目标,设计了PI横摆稳定性控制器,对牵引车和半挂车分别设计了目标制动车轮的选择决策规则.单移线操作仿真结果表明,基于主动制动的横摆力矩控制可有效改善极限工况下半挂汽车列车的横摆稳定性,牵引车与半挂车进行独立横摆控制可以减小制动车轮选择决策的复杂性,而获得较好的控制效果.
【总页数】7页(P955-961)
【作者】杨秀建;杨春曦;张弦;屈瑞
【作者单位】昆明理工大学交通工程学院,云南省内燃机重点实验室,昆明650224;昆明理工大学化学工程学院,昆明650224;昆明理工大学交通工程学院,云南省内燃机重点实验室,昆明650224;昆明理工大学交通工程学院,云南省内燃机重点实验室,昆明650224
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于主动转向技术的汽车制动稳定性控制 [J], 胡铁牛
2.基于主动制动的车辆极限转弯的稳定性控制 [J], 黄嘉宁
3.一种基于横摆力矩和主动前轮转向控制的制动稳定性控制方法 [J], 晏蔚光;毋茂盛;余达太;李果
4.基于主动转向技术的汽车制动稳定性控制 [J], 赵伟;魏朗;周志立;张(韦华)
5.基于集成式电子液压制动系统的横摆稳定性控制策略研究 [J], 韩伟;熊璐;李彧;侯一萌;余卓平
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半挂汽车列车横向失稳的非线性动力学机制_杨秀建

别表示牵引车的名义质心和连接后的实际质心即等 效质心。按照图 1 的描述,各等效量可分别表示为
b2 m1 m1 l m2 2 m2 b2 I z1 1 I z1 m1l2 a a m2 b2 lp 1 1 m1l2 m2 b2 m1l2 lp lp m1l2 m2 b2
1
非线性车辆动力系统模型
且
ay 2
dv y1 dt vx 1 lp a2
选择典型的五轴半挂汽车列车为研究对象, 如图 1a 所示。由于牵引车的质量、横摆转动惯量、质心位 置和各轴载荷等都会因载运工况的变化发生改变,为 反映出这些变化关系,相关参数作如下定义:牵引车 本身的质量和横摆转动惯量分别用 m1 和 I z1 表示,质 心到其前、后轴以及牵引点的距离分别用 a1 、b1 和 lp 表示;与挂车连接后,由于承载部分挂车载荷,此时 的牵引车质量和横摆转动惯量分别定义为牵引车等 效质量和等效横摆转动惯量, 并分别用 m1 和 I z1 表示,
障等极限工况下可能会发生折叠、挂车甩尾或横向 [3] 摆振等多种难以操控的横向失稳情况 。目前,改 善汽车极限工况下操稳性的汽车稳定性控制系统在 [4-7] 两轴单体乘用车上得到了广泛的应用 ;同样,对 重型商用汽车而言,通过底盘的主动控制也可以显 [3, 8] 著提高其行驶的安全性,应用前景广阔 。然而, 市场上较为成熟的底盘稳定性控制系统产品主要还 是针对两轴乘用车,在重型商用汽车列车上的应用 较少,半挂汽车列车复杂的横向动力学特性对稳定 性控制系统的开发设计带来了困难。
第 48 卷第 8 期 2 0 12 年 4 月
机
械 工
程
学 报
Vol . 4 8 Apr.
基于单轮差动制动的汽车横向稳定性控制研究及仿真分析

基于单轮差动制动的汽车横向稳定性控制研究及仿真分析郭炳磊;刘旭程;缪文俊【摘要】通过Matlab/simulink搭建了汽车控制系统的仿真结构图,分析了单轮差动制动的横向稳定性控制,对在连续变道工况下行驶的汽车进行了单轮差动制动的仿真分析.仿真结果表明,单轮差动制动的制动方式可以大幅降低质心侧偏角、横摆角速度和侧向加速度的幅值,提高了汽车的行驶稳定性.【期刊名称】《装备制造技术》【年(卷),期】2015(000)007【总页数】3页(P37-39)【关键词】单轮差动制动;横向稳定性控制;质心侧偏角;横摆角速度;侧向加速度【作者】郭炳磊;刘旭程;缪文俊【作者单位】广西大学机械工程学院,广西南宁530004;广西大学机械工程学院,广西南宁530004;广西大学机械工程学院,广西南宁530004【正文语种】中文【中图分类】U461.6在行驶过程中,汽车会因载荷的转移、轮胎侧偏刚度的降低、急转弯、紧急变道、路面湿滑、外界干扰、驾驶员操作不当等原因,而失去横向稳定性,从而引发危险[1-2]。
尤其是,当汽车高速行驶在湿滑路面上进行大幅度转向、连续变道等动作时,汽车的横向稳定性会降低,从而引起激转、侧滑、甩尾等危险状况,进而引发交通死亡事故。
近年来,国内外的许多学者相继进行了通过差动制动来改善汽车高速行驶时的稳定性的相关研究[3-4]。
差动制动是指对行驶过程中的汽车的每个车轮施加不同的制动力,产生附加横摆力矩,来改变汽车的横摆运动状态。
差动制动是一种可以保证汽车制动时横向稳定性的制动控制方法。
本文正是基于单轮差动制动进行整车仿真,说明单轮差动制动对汽车横向稳定性的影响。
1 单轮差动制动的横向稳定控制行驶中的汽车进行左转向动作时的受力模型如图1所示。
由图 1 可知,力 Fx1,Fx3,Fy1,Fy2对汽车重心 O 形成转矩Mzf和Mzf使汽车产生向弯道内侧偏转的角速度。
力 Fx2,Fx4,Fy3,Fy4对汽车重心 O 形成转矩 Mzr,Mzr使汽车产生向弯道外侧偏转的角速度。
半挂汽车列车横向稳定性与失稳机理分析

随着 车速 和载 质量 等工况 的变 化可 能发 生 不 同 的横
日 吾 J I
向失 稳形式 IJ 4。随着 汽车底 盘 主动 安 全技 术 的发 展, 将基 于差 动制动/ 动 的横 摆力 矩控 制 或 主 动转 驱 向控 制思 想 应 用 于 半 挂 汽 车列 车 的 横 向稳 定 性 控
[ 摘要 ] 为半挂汽 车列 车建立 了简化 的四 自由度 单轨模 型 , 并在 其上 分析 了两 个重要结 构参数 , 即牵 引点 和 挂车质心位置对半挂汽车列车横 向稳定性 的影响规律 。在此基础 上 , 用主元特征 向量分析方 法详细探讨 了半 挂 采
汽车列车“ 折叠” 横向摆振” 和“ 两种常见 的横 向失稳现象 的发生机理 , 析和对 比了牵引角和牵引角速 度输 出反馈 分 对半挂汽车列车“ 折叠 ” 横 向摆振” 和“ 失稳 的镇定效果 。
汽
车
工
程
21 年 ( 3 0 1 第 3卷 ) 6期 第
Auo oie En i e i g tm tv gne rn
2 10 01 1 0
半 挂 汽 车 列 车 横 向稳定 性 与失 稳 机 理 分 析
杨 秀通工程学院 , 昆明 6 02 ) 52 4
Y n uin. i a pn a gXi a L o ig& X o gJa j Y in in
F cl rnp r t nE gne n K n igU i rt o Si c n eh o g ,K n n 6 0 2 aut o Tasot i n ier g, u mn n e i c nead Tcnl y umi yf ao i v syf e o g 524
工业 界 和 学 术 界 的 广 泛 关 注 , 为 研 究 的 热 点 问 成
一种新型的车辆稳定性分层控制策略

反馈,以增强稳定性能。在这种情况下,控制系 统试图确保车辆的实际横摆速度跟踪由驾驶员的 转向输入确定的期望的横摆率。然而,在低附着 系数路面的情况下,除了控制偏航率之外,控制 车辆侧偏角的增大也是有益的 。 [4-10]
本文设计了分层控制的制动力分配方案,其 总体设计方案如图 1 所示。其中,参考测量模型 为二自由度车辆模型,为上层最优控制器的设计 提供状态方程,并且由该模型计算出横摆角速度 和质心侧偏角的期望值。下层制动力分配控制器 的设计,基于最优分配方法,建立了以轮胎力利 用率最小为目标的目标函数,采用同侧制动力分 配方法,将上层最优控制器输出的修正横摆力矩 进行合理分配。最后,采用八自由度非线性车辆 动力学模型,基于 MATLAB/Simulink 软件,对该 控制策略进行了仿真分析。
赵聪 1,杨秀建 2,徐新法 2
(1. 650229 云南省 昆明市 云南航天神州汽车有限公司;2. 650500 云南省 昆明市 昆明理工大学 交通工程学院)
[ 摘要 ] 为了优化稳定性控制算法,提出并仿真分析了一种新型的车辆稳定性分层控制策略。该控制策略
由上下两层组成,上层控制器基于最优控制理论的横摆力矩控制策略,下层控制器采用最优分配法,将修
Zhao Cong1, Yang Xiujian2, Xu Xinfa2 ( 1. Research & Development Center, Yunnan Aerospace Industry, Kunming City, Yunnan Province 650500, China; 2.Faculty of Transportation Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming City, Yunnan Province 650500, China ) [Abstract] In order to improve the vehicle stability control algorithm, a new hierarchical control concept is raised and analyzed. This new control algorithm consists of two levels of control: the upper-level controller is designed based on optimal control of the yaw moment, and the lower-level controller uses the optimal distribution method, which distributes the corrected yaw moment optimally to each wheel. The whole control strategy is simulated by using a non-linear vehicle model with eight degrees of freedom in MATLAB/Simulink environment, and the effectiveness of the new control concept is verified by simulation with this model. It is found out by the simulation that vehicle stability can be greatly improved by using this newly designed control system in extreme conditions with large lateral acceleration and large slip angle. [Key words] optimal control; braking force; simulation; handling stability
提高车辆稳定性控制系统STEERABILTY、横向稳定性和侧倾稳定性

提高车辆稳定性控制系统STEERABILTY、横向稳定性和侧倾稳定性摘要:车辆稳定性控制系统是一种主动的安全系统,为防止事故发生并利用微分制动器产生人工横摆力矩稳定车辆的机动而设计。
在本文中,为了提高车辆的操纵性,横向稳定性,和侧倾稳定性,每个参考横摆角速度的设计和组合到目标横摆角速度都取决于驾驶情况。
偏航角速度控制器的设计以及跟踪目标横摆角速度都是基于滑模控制理论。
横摆角速度控制器所需的总的横摆力矩以及每个制动器压力的合理分布,都由有效控制车轮决定。
估计算法是一种可以识别出滚动角和车身侧滑角的简化动力学模型和参数自适应的方法。
本文中所提出的车辆稳定性控制系统和估计算法的性能与仿真结果可以验证实验结果。
关键词:车辆稳定性控制系统,目标横摆角速度,角速度控制器,制动力分配,滚动角估计,车身侧滑角估计1.介绍有一个日益需求的主动安全系统,通过人工干预的方法以防止或减少事故的发生(You et al .,2006)。
这个系统超出仅仅最小化损失事故的被动安全概念,它的必要性日益被市场所公认。
因此, 近年来进行了不同的地面上车辆主动安全系统的研究。
尽管有其他替代技术保护车辆的稳定性,例如4 ws(四轮引导),AFS(主动前轮引导),后轮转向,和微分牵引(Song et al .,2007),最近的主流车辆安全系统是集中在制动差动和制动干预。
这主要是从硬件现有的可靠性和成本效率出发考虑得出的结果。
现有的技术成果有ABS(防抱死制动系统)和TCS(牵引力控制系统)以及在制动/加速度时持有车轮滑转线性滑动。
在这里假设车辆配备了差动制动系统,因此, 本文提出了车辆稳定控制系统主要研究通过生成与控制车辆的横摆力矩差动制动在四个车轮。
本文使用的横摆角速度是一个控制变量。
由于车辆的车身侧偏角可以使横摆角速度稳定控制在一个适当的参考横摆角速度,使车身侧滑角动力转变成稳定的内部动力(You et al .,2006)。
同样,翻车的风险可以通过稳定辊动力学和控制横摆率减轻。
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V o l . 2 6 N o . 6 N o v . 2 0 1 3
半挂汽车列车横摆稳定性最优重构控制
杨 秀 建1, 康 南1, 刘明 勋1, 周 鹏1, 戎纪绪2
( ) 云南 昆明 6 安徽 芜湖 2 1.昆明理工大学 交通工程学院 , 5 0 5 0 0; 2.中航华东光电有限公司 , 4 1 0 0 2
1 1 1 1 2 ,KANG , , i a n YANG X i u N a n L I U M i n x u n Z HOU P e n R ONG J i x u - - - j g g,
( ,K ,K 1. S c h o o l o f T r a n s o r t a t i o n E n i n e e r i n u n m i n U n i v e r s i t o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o u n m i n p g g g y g y g , ; , 6 5 0 5 0 0,Y u n n a n C h i n a 2.AV I C H u a d o n P h o t o e l e c t r i c C o m a n L i m i t e d g p y , ) Wu h u 2 4 1 0 0 2,A n h u i C h i n a
1 线性参考车辆模型
以图 1 所 示 的 六 轴 半 挂 汽 车 列 车 为 研 究 对 象 , 将牵引车后两联轴与半挂车后三联轴均视作 1 个车 轴, 将两侧的 车 轮 平 移 到 中 心 线 合 并 为 1 个 车 轮 , 不考虑整 L 1~L 6, R 1~R 6 分别为两侧各车轮序号 ; 车的侧倾运动和牵引车与半挂车间的纵向耦合作用 假设轮胎侧偏 特 性 处 于 线 性 区 域 , 忽 略 左、 右车 力; 轮载荷的变化而引 起 的 轮 胎 特 性 改 变 ; 假设牵引车 与半挂车的纵向速度相等 , 即v 得到简化 的 v x 1= x 2,
摘要 : 为 了研究 半 挂汽 车 列 车 横 摆 稳定 性 控制 问题 , 以 牵 引车 和 半 挂 车 的 横 摆 角 速 度 为 控 制 目 标 , 通 过 牵 引车 和 半 挂 车 的 差 动制动控制 来 改 善 整 车 的 横 摆 稳定 性 。 提出 了基 于 约 束 加 权 最 小 二 乘 优 化 算 法 的 制动 力 控制 分 配 方 案 , 实时优化协调分配各车轮的 制 动 力, 综 合 提 高 整 车 的 横 向 稳 定 性。 当 制动 器 出 现 失 效 或 部 分 失 效 时 , 控制 系统实 时 调 整 控制 效 率 矩 阵 , 对 剩 余 有 效 的 制动 器 进行 重构 / 控制 , 最 大 程 度 地 保 证 整 车 横 摆 稳 定 性, 提 高 控 制 系 统 可 靠 性, 并 基 于 MAT L A B S i m u l i n k与 所 提出 的 控制 方 案 能 够综 合 提 高 T r u c k S i m 的 联 合 仿 真进行 了 开环 操 作 试验 分析 。 研究结果表 明 : 半 挂汽 车 列 车 的 横 向 稳定 性 , 且制动 器 失 效 时 能 够 实 现 制动 力的 重构 与 再 分 配 , 保 证 了 控制 系统 的 可靠性。 关键词 : 汽车工程; 半 挂汽 车 列 车 ; 联合仿真; 汽 车 稳定 性 控制 ; 控制 分 配 中图分类号 : U 4 6 9. 5 3 文献标志码 : A
] 1 3 - 。 为改善半挂汽车列车的横向稳定性 , 稳现象 [ 国 ] 4 7 - 。 其中 , 内外学者都进行了主动控制方面的研究 [ [] H a c等 4 通过计算机仿真和实车试验对基于主动制 5] 动的 横 向 稳 定 性 控 制 方 式 进 行 了 验 证 ; 许 洪 国 等[
报道 。 本文中提出基于约束加权最小二乘算法的半 并通过 挂 汽 车 列 车 横 摆 稳 定 性 重 构 控 制 方 案, / MAT L A B S i m u l i n k与 T r u c k S i m 的联合仿真对控 以推动半挂列车稳定性控制 制方案进行评价分 析 , 技术的发展 。
第2 6卷 第6期 2 0 1 3年1 1月
( ) 文章编号 : 1 0 0 1 7 3 7 2 2 0 1 3 0 6 0 1 8 2 0 9 - - -