基于DSP硬件在环的汽车主动横向稳定控制系统研究
发布时间：2020-12-14 23:30
汽车在不同的转向工况下会产生车身侧倾角,过大的侧倾角会严重影响到车辆的行驶稳定性,甚至造成侧翻事故。传统的被动式稳定杆系统,由于刚度和性能不可调节,不能很好地满足汽车不同行驶工况的要求。汽车主动横向稳定杆控制系统能够根据车辆行驶转向工况灵活地调整悬架的侧倾角刚度,降低车辆在弯道内侧倾的现象,实现车身稳定性有效防止侧翻事故。本文针对这一现象,对汽车主动横向稳定控制系统展开研究。本文以某型车辆为研究对象,对主动横向稳定杆系统动力学建模、控制算法、自动代码生成、实时仿真控制平台等进行深入研究与设计。首先,基于MATLAB/Simulink建立整车动力学模型,并利用Carsim整车动力学仿真软件进行验证。在此基础上建立了主动稳定杆系统动力学模型并进行模糊滑模控制算法的设计和联合仿真分析。然后,依据产品V型开发模式设计了基于DSP的具有嵌入式C代码自动生成功能的实时仿真控制平台,为主动稳定杆控制单元的软硬件开发提供了一个廉价的试验平台。最后,搭建了包含有车辆仿真控制器及主动稳定杆控制单元的闭环试验平台,并将自动生成的控制策略代码移植到装有液压式主动稳定杆控制系统的实车上进行验证。仿真及试验结果表...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
整车1/2示意模型
应用到 ARC 控制系统。联合 Simulink 与 Carsim 来验证 ARC 控制算法并在一辆小型 SUV 上进行了实车试验。从仿真以及试验结果表明采用滑法的 ARC 控制系统能够有效改善整车动态性能[13]。在实际应用上德尔福、宝马、舍弗勒等国外公司对主动横向稳定杆进行了并推出了相应的产品。作为世界顶尖的汽车主动防御系统开发企业，德S 在汽车主动防侧倾领域一直处于领先地位。2005 年将其开发的第二代运用在路虎揽胜越野运动车系上，该系统将横向稳定杆从中间断开，根据工况控制执行器在杆两端施加转矩，在直线工况下横向稳定杆与车辆脱汽车的行驶。第三代系统采用新型液压控制系统并利用反馈系统返回车状态，及时改变施加在稳定杆两端的力矩，很好地解决了系统的响应问题题[14]。图 1.3 为德国宝马公司的双通道液压式主动横向稳定杆系统结构系统包含液压泵、集成旋转马达的防侧倾稳定杆、动态行驶稳定系统控制信号、输出信号、系统传感器部件等几个部分。通过系统电液控制功能，车辆转向工况下车身侧倾幅度，提高车辆侧倾稳定性，保持车辆在转向工的平衡状态。
图 1.4 舍弗勒机电主防侧倾稳定杆Fig 1.4 Electric active stabilizer bar of Schaeffler1.3.2 国内研究现状目前，国内也有针对横向稳定杆技术的研究。其中，华中科技大学段小成的士学位论文中深入分析了 SUV 的主动侧倾控制（ARC）首先建立了整车 3 自由数学模型，然后在 ADAMS/CAR 环境下建立了包含稳定杆的整车 95 自由度动学模型并与 MATLAB 进行了联合仿真测试，测试过程中采用模糊 PID 控制策略仿真达到了理想的控制效果。但是该文的研究还停留在纯理论的仿真研究阶段，少实物的参与验证[15,16]。台州学院的夏如艇教授采用电机作为主动悬架系统的动器，借助作动器对稳定杆的输出力矩控制，实现对车辆侧倾的控制，该文主要降低作动器能耗方面进行了深入的研究[17~19]。合肥工业大学团队研究了一种基16 位飞思卡尔单片机的车用稳定杆控制系统，该系统利用传感器收集的信号判实际行驶工况并制定相应的控制策略通过控制单元最终实现控制。结果表明该制系统能最大程度保证车辆行驶的稳定性和安全性[20,21]。江苏大学陈松等人针
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车液压式主动稳定杆设计及控制算法[J]. 孔振兴,皮大伟,王显会,王洪亮,陈山. 山东大学学报(工学版). 2017(01)
[2]基于滑模变结构理论的车辆主动横向稳定杆控制[J]. 陈松,夏长高,孙旭. 中国机械工程. 2016(23)
[3]基于主动横向稳定杆的车辆侧倾控制研究[J]. 邱香. 计算机仿真. 2016(09)
[4]液压马达式汽车主动稳定杆系统建模与控制[J]. 赵韩,赵福民,黄康,邵可,孙浩. 中国机械工程. 2016(14)
[5]重型车辆的差动制动防侧翻控制[J]. 谢兆夫,赵亮,郭孔辉,张强. 中国机械工程. 2015(24)
[6]倒立摆系统起摆与稳摆控制算法研究综述[J]. 王贤明,陈炜,赵新华. 自动化技术与应用. 2015(11)
[7]基于主动横向稳定杆和AFS的车辆稳定性协调控制[J]. 周兵,颜丙超,吕绪宁. 振动与冲击. 2015(18)
[8]主动悬架与主动横向稳定杆的集成控制[J]. 周兵,吕绪宁,范璐,张文超. 中国机械工程. 2014(14)
[9]采用电机作动器的主动悬架系统的仿真[J]. 夏如艇,武马修一. 汽车工程. 2013(05)
[10]基于“魔术公式”的轮胎动力学仿真分析[J]. 郑香美,高兴旺,赵志忠. 机械与电子. 2012(09)
硕士论文
[1]汽车主动横向稳定杆设计及控制策略研究[D]. 陈志韬.吉林大学 2016
[2]汽车主动式横向稳定杆技术研究[D]. 丁义兰.南京理工大学 2014
[3]车辆主动悬架的模糊滑模控制策略研究[D]. 李志永.吉林大学 2013
[4]嵌入式信号处理系统及其代码自动生成技术研究[D]. 张宪宝.华南理工大学 2012
[5]汽车自动稳定杆控制系统及测试平台研究[D]. 张卫霞.合肥工业大学 2012
[6]多功能运动型汽车侧倾主动控制仿真研究[D]. 段小成.华中科技大学 2006
本文编号：2917208
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
整车1/2示意模型
应用到 ARC 控制系统。联合 Simulink 与 Carsim 来验证 ARC 控制算法并在一辆小型 SUV 上进行了实车试验。从仿真以及试验结果表明采用滑法的 ARC 控制系统能够有效改善整车动态性能[13]。在实际应用上德尔福、宝马、舍弗勒等国外公司对主动横向稳定杆进行了并推出了相应的产品。作为世界顶尖的汽车主动防御系统开发企业，德S 在汽车主动防侧倾领域一直处于领先地位。2005 年将其开发的第二代运用在路虎揽胜越野运动车系上，该系统将横向稳定杆从中间断开，根据工况控制执行器在杆两端施加转矩，在直线工况下横向稳定杆与车辆脱汽车的行驶。第三代系统采用新型液压控制系统并利用反馈系统返回车状态，及时改变施加在稳定杆两端的力矩，很好地解决了系统的响应问题题[14]。图 1.3 为德国宝马公司的双通道液压式主动横向稳定杆系统结构系统包含液压泵、集成旋转马达的防侧倾稳定杆、动态行驶稳定系统控制信号、输出信号、系统传感器部件等几个部分。通过系统电液控制功能，车辆转向工况下车身侧倾幅度，提高车辆侧倾稳定性，保持车辆在转向工的平衡状态。
图 1.4 舍弗勒机电主防侧倾稳定杆Fig 1.4 Electric active stabilizer bar of Schaeffler1.3.2 国内研究现状目前，国内也有针对横向稳定杆技术的研究。其中，华中科技大学段小成的士学位论文中深入分析了 SUV 的主动侧倾控制（ARC）首先建立了整车 3 自由数学模型，然后在 ADAMS/CAR 环境下建立了包含稳定杆的整车 95 自由度动学模型并与 MATLAB 进行了联合仿真测试，测试过程中采用模糊 PID 控制策略仿真达到了理想的控制效果。但是该文的研究还停留在纯理论的仿真研究阶段，少实物的参与验证[15,16]。台州学院的夏如艇教授采用电机作为主动悬架系统的动器，借助作动器对稳定杆的输出力矩控制，实现对车辆侧倾的控制，该文主要降低作动器能耗方面进行了深入的研究[17~19]。合肥工业大学团队研究了一种基16 位飞思卡尔单片机的车用稳定杆控制系统，该系统利用传感器收集的信号判实际行驶工况并制定相应的控制策略通过控制单元最终实现控制。结果表明该制系统能最大程度保证车辆行驶的稳定性和安全性[20,21]。江苏大学陈松等人针
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车液压式主动稳定杆设计及控制算法[J]. 孔振兴,皮大伟,王显会,王洪亮,陈山. 山东大学学报(工学版). 2017(01)
[2]基于滑模变结构理论的车辆主动横向稳定杆控制[J]. 陈松,夏长高,孙旭. 中国机械工程. 2016(23)
[3]基于主动横向稳定杆的车辆侧倾控制研究[J]. 邱香. 计算机仿真. 2016(09)
[4]液压马达式汽车主动稳定杆系统建模与控制[J]. 赵韩,赵福民,黄康,邵可,孙浩. 中国机械工程. 2016(14)
[5]重型车辆的差动制动防侧翻控制[J]. 谢兆夫,赵亮,郭孔辉,张强. 中国机械工程. 2015(24)
[6]倒立摆系统起摆与稳摆控制算法研究综述[J]. 王贤明,陈炜,赵新华. 自动化技术与应用. 2015(11)
[7]基于主动横向稳定杆和AFS的车辆稳定性协调控制[J]. 周兵,颜丙超,吕绪宁. 振动与冲击. 2015(18)
[8]主动悬架与主动横向稳定杆的集成控制[J]. 周兵,吕绪宁,范璐,张文超. 中国机械工程. 2014(14)
[9]采用电机作动器的主动悬架系统的仿真[J]. 夏如艇,武马修一. 汽车工程. 2013(05)
[10]基于“魔术公式”的轮胎动力学仿真分析[J]. 郑香美,高兴旺,赵志忠. 机械与电子. 2012(09)
硕士论文
[1]汽车主动横向稳定杆设计及控制策略研究[D]. 陈志韬.吉林大学 2016
[2]汽车主动式横向稳定杆技术研究[D]. 丁义兰.南京理工大学 2014
[3]车辆主动悬架的模糊滑模控制策略研究[D]. 李志永.吉林大学 2013
[4]嵌入式信号处理系统及其代码自动生成技术研究[D]. 张宪宝.华南理工大学 2012
[5]汽车自动稳定杆控制系统及测试平台研究[D]. 张卫霞.合肥工业大学 2012
[6]多功能运动型汽车侧倾主动控制仿真研究[D]. 段小成.华中科技大学 2006
本文编号：2917208
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