车辆动力学稳定系统仿真及优化

发布时间：2017-04-15 21:09

  本文关键词：车辆动力学稳定系统仿真及优化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 随着汽车工业的发展,汽车的操纵稳定性日益受到关注,汽车动力学控制得到了广泛的研究。ABS/TCS系统成功地解决了汽车在制动和驱动时的方向稳定性问题,但不能解决汽车转向行驶时的方向稳定性问题。随着科技的发展,车辆动力学稳定性控制(VDC)出现,它兼容了ABS和TRC的优势功能,使车辆在各种路面和各种工况下都获得良好的操纵稳定性和方向性,大大降低交通事故的发生及其伤害。 当汽车的运动处在极限状况的非线性状态时,如在高速大转弯、换车道、超车、转弯刹车时,存在单独车轮的侧偏刚度迅速下降,汽车对驾驶员操纵失去应有的响应,车辆的运行状态偏离驾驶员期望的行驶状态,尤其在冰雪等低附着路面条件下,容易导致过度转向或不足转向,车辆发生危险。VDC电子控制单元在上述情况发生时,根据方向盘转角传感器、制动主缸压力传感器的信号、油门踏板位置判断驾驶员的驾驶意图,估算出驾驶员期望的汽车行驶状态值。再根据检测得到的实际汽车状态与期望的汽车状态的差值,通过反馈控制逻辑计算出稳定横摆力矩,然后在单独车轮上面施加滑移率控制,直接调节车辆的侧向受力情况,使汽车按驾驶员预定的轨迹行驶,保证车辆的行驶安全。 VDC系统是一个十分复杂的系统,本文从理论上研究了汽车稳定性控制的基本原理和稳定性控制策略,包括轮胎的侧偏特性对操纵稳定性的影响,以及路面状况、转向角、车速对汽车操纵稳定性的影响。 基于上述研究,本文以汽车仿真分析领域应用最广泛的机械系统动力学仿真分析通用软件MSC.ADAMS为开发平台,建立多自由度汽车整车多体动力学仿真模型。采用MATLAB/Simulink建立线性理想车辆模型和采用阈值、PID和模糊控制等方法的横摆角速度和质心侧偏角联合反馈控制模型,通过ADAMS/Control模块,基于TCP/IP协议,将ADAMS/Car多体动力学模型和Simulink的控制模型进行分布式联合仿真。仿真针对多种危险工况进行操纵稳定性试验,并在此基础之上基于iSIGHT多领域优化平台采用DOE分析、响应面技术、模拟退火算法和遗传算法对控制系统的控制参数进行分析和多目标优化,得到控制效果更好、响应更快的优化解。研究表明,车辆动力学稳定控制系统能够大幅度提高车辆的操纵稳定性和安全性,能够适应各种路面和行驶工况,取得了良好的主动控制效果。
【关键词】：车辆动力学稳定控制 多体动力学 模糊控制 优化
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：U461.6
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 车辆主动安全控制研究的意义8-9
• 1.2 国内外车辆动力学控制研究和应用概况9-10
• 1.3 车辆动力学稳定性控制方法的介绍10-12
• 1.4 本文主要内容12-14
• 2 车辆动力学仿真模型的建立14-27
• 2.1 车辆动力学仿真模型15-16
• 2.2 理想状态下参考模型的建立16-18
• 2.3 车辆多体动力学模型的建立18-26
• 2.4 本章小结26-27
• 3 VDC 系统的基本原理27-41
• 3.1 轮胎附着极限状态分析27-28
• 3.2 车辆动力学的稳定性分析28-33
• 3.3 车辆动力学控制方法33-37
• 3.4 车辆动力学稳定性控制系统结构37-40
• 3.5 本章小结40-41
• 4 车身状态参数的测量和估算41-47
• 4.1 车身传感器和基本车身状态参数测量41-42
• 4.2 派生车身状态参数的估算42-46
• 4.3 本章小结46-47
• 5 VDC 系统经典控制仿真47-61
• 5.1 基于TCP/IP 分布式联合仿真48-49
• 5.2 车辆VDC 的阈值控制49-54
• 5.3 车辆VDC 的PD 控制54-60
• 5.4 本章小节60-61
• 6 VDC 系统模糊控制仿真61-69
• 6.1 模糊控制的基本原理61-62
• 6.2 基于模糊控制的稳定性控制器的设计62-65
• 6.3 模糊仿真结果与分析65-68
• 6.4 本章小结68-69
• 7 VDC 系统优化69-81
• 7.1 组合优化方法69-74
• 7.2 SA 和NLPQL 优化阈值控制74-76
• 7.3 GA 和RSM+NLPQL 组合模糊控制76-80
• 7.4 本章小结80-81
• 8 全文总结与展望81-83
• 8.1 全文总结81-82
• 8.2 展望82-83
• 致谢83-84
• 参考文献84-87
• 附录 攻读学位期间发表论文目录87

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 冯樱;王保华;;基于联合仿真的汽车操纵稳定性分析及控制研究[J];湖北汽车工业学院学报;2011年02期

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  本文关键词：车辆动力学稳定系统仿真及优化，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：309249