半挂汽车列车制动力优化分配研究
发布时间：2021-05-10 16:09
相对于传统两轴单体汽车,半挂汽车列车采用牵引车和半挂车的组合方式,通过牵引点连接,在制动过程中,牵引车和半挂车的运动相互耦合、相互影响,失稳形式更加复杂和难以预测。本文在分析总结国内外半挂汽车列车制动控制方法基础上,提出基于滑移率优化分配的制动力分配控制策略。首先,为提供一种可行的制动力控制方法,对制动车辆模型进行理论上的分析,建立简化的车辆单轮、单轨汽车列车非线性模型,并分别在两种车辆模型的平衡点处进行线性化处理得到线性化后的模型。利用李雅普诺夫稳定性判定方法对线性化的车辆模型系统的稳定性进行分析,得到系统稳定时滑移率的取值范围以及车辆参数（如速度、法向载荷）对系统稳定性的影响。其次,为提高半挂汽车列车制动时的制动性能和横向稳定性,考虑牵引车和挂车之间的相互作用,建立关于各轴滑移率加权和的目标函数,提出基于滑移率优化的制动力分配策略。因目标函数中涉及到牵引车、半挂车各轴的纵向力,采用扩展卡尔曼滤波方法估计各轴的轮胎力,实时比较牵引车与挂车的制动力来调整目标函数中的权重系数,以各轴滑移率加权平方和的最小值为目标,得到优化的目标滑移率。利用PID控制制动力分配实现所期望的滑移率,优化分配...
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.2 半挂汽车列车制动力分配研究动态及现状
1.2.1 国外研究动态及现状
1.2.2 国内研究动态及现状
1.3 轮胎力估计研究现状
1.4 路面附着系数研究现状
1.5 论文的研究内容及组织安排
第二章 非线性制动动力学分析
2.1 轮胎-路面接触力及轮胎模型
2.1.1 路面接触力产生原理
2.1.2 摩擦轮胎模型
2.2 单轮模型
2.2.1 单轮模型的建立
2.2.2 单轮模型的平衡点
2.2.3 单轮模型的线性化
2.2.4 单轮模型的稳定性分析
2.2.5 单轮模型数值灵敏度分析
2.3 单轨汽车列车模型
2.3.1 单轨汽车列车模型的建立
2.3.2 单轨汽车列车模型的平衡点
2.3.3 单轨汽车列车模型线的线性化
2.3.4 单轨汽车列车模型的稳定性分析
2.4 本章小结
第三章 半挂汽车列车轮胎力及路面附着系数估计
3.1 轮胎力估计
3.1.1 车轮法向载荷计算
3.1.2 基于扩展卡尔曼滤波器的轮胎纵向力估计
3.1.3 轮胎力估计仿真验证
3.2 路面附着系数估计
3.2.1 刷子轮胎模型
3.2.2 基于遗忘因子的递推最小二乘法路面附着系数估计
3.3 本章小结
第四章 半挂汽车列车制动力分配
4.1 基于滑移率优化的制动力分配策略
4.1.1 制动力分配遵循原则
4.1.2 基于滑移率制动力优化方法的确定
4.1.3 优化目标函数的确定
4.1.4 不同权重系数对制动力分配的影响
4.2 滑移率最优PID控制
4.2.1 PID控制基础
4.2.2 PID控制参数整定
4.3 联合仿真控制方案
4.4 非线性车辆模型及联合仿真工况的建立
4.4.1 TruckSim软件简介
4.4.2 TruckSim车辆模型的建立
4.4.3 TruckSim联合仿真工况的建立
4.4.4 TruckSim-Simulink联合仿真设置
4.5 联合仿真分析
4.5.1 高附着路面仿真结果验证
4.5.2 低附着路面仿真结果验证
4.6 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 研究展望
致谢
参考文献
附录A 攻读硕士学位期间所取得的科研成果
附录B 单轨汽车列车模型线性化表达式
【参考文献】：
期刊论文
[1]半挂汽车列车联合制动系统性能仿真分析[J]. 何仁,申小敏. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2016(05)
[2]半挂汽车列车转弯制动试验方法研究[J]. 李臣,李兴虎,张红卫,周炜. 汽车工程. 2015(07)
[3]基于TruckSim-Simulink联合仿真的半挂汽车列车的稳定性控制[J]. 杨秀建,康南,李西涛. 公路交通科技. 2013(03)
[4]基于制动舒适性的商用车EBS控制策略[J]. 赵伟强,宗长富,郑宏宇,江国华,杨盛楠. 吉林大学学报(工学版). 2012(S1)
[5]基于状态特征因子的路面识别方法研究[J]. 王博,孙仁云. 汽车工程. 2012(06)
[6]基于PID算法的船舶航迹自动控制[J]. 韩春生,刘剑,汝福兴,徐建安. 自动化技术与应用. 2012(04)
[7]半挂汽车列车横向失稳的非线性动力学机制[J]. 杨秀建,康南,李西涛. 机械工程学报. 2012(08)
[8]汽车列车电控制动系统制动力分配的控制算法[J]. 宗长富,李伟,郑宏宇,王化平. 汽车工程. 2011(10)
[9]基于LQR的重型半挂汽车列车稳定性控制策略[J]. 于志新,宗长富,何磊,黄乾生. 中国公路学报. 2011(02)
[10]半挂汽车列车弯道行驶制动稳定性[J]. 宋年秀,苏建,王东杰,刘宏飞,梁成江,李世武. 交通运输工程学报. 2010(01)
博士论文
[1]半挂汽车列车转弯制动方向稳定性及控制策略研究[D]. 高红博.吉林大学 2014
[2]半挂汽车列车非线性稳定性控制研究[D]. 彭涛.吉林大学 2012
[3]复杂工况下半挂汽车列车侧向稳定性分析与控制研究[D]. 张思奇.东北大学 2012
[4]半挂汽车列车动态特性分析与鲁棒控制[D]. 常胜.吉林大学 2011
[5]半挂汽车列车弯道制动行驶方向稳定性及协调控制策略研究[D]. 董金松.吉林大学 2010
[6]半挂汽车列车横摆动力学仿真及控制策略研究[D]. 刘宏飞.吉林大学 2005
硕士论文
[1]基于路面识别的车辆纵向动力学控制[D]. 张进.吉林大学 2015
[2]感应电动机电源切换策略及其逆变电源控制[D]. 王璐.重庆大学 2014
[3]半挂汽车列车的横向稳定性与控制研究[D]. 康南.昆明理工大学 2013
[4]卫星导航定位系统主控站数据处理相关问题研究[D]. 李猛.国防科学技术大学 2008
[5]基于一种改进混合遗传算法的PID参数调节研究[D]. 莫贞霞.四川大学 2005
本文编号：3179661
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.2 半挂汽车列车制动力分配研究动态及现状
1.2.1 国外研究动态及现状
1.2.2 国内研究动态及现状
1.3 轮胎力估计研究现状
1.4 路面附着系数研究现状
1.5 论文的研究内容及组织安排
第二章 非线性制动动力学分析
2.1 轮胎-路面接触力及轮胎模型
2.1.1 路面接触力产生原理
2.1.2 摩擦轮胎模型
2.2 单轮模型
2.2.1 单轮模型的建立
2.2.2 单轮模型的平衡点
2.2.3 单轮模型的线性化
2.2.4 单轮模型的稳定性分析
2.2.5 单轮模型数值灵敏度分析
2.3 单轨汽车列车模型
2.3.1 单轨汽车列车模型的建立
2.3.2 单轨汽车列车模型的平衡点
2.3.3 单轨汽车列车模型线的线性化
2.3.4 单轨汽车列车模型的稳定性分析
2.4 本章小结
第三章 半挂汽车列车轮胎力及路面附着系数估计
3.1 轮胎力估计
3.1.1 车轮法向载荷计算
3.1.2 基于扩展卡尔曼滤波器的轮胎纵向力估计
3.1.3 轮胎力估计仿真验证
3.2 路面附着系数估计
3.2.1 刷子轮胎模型
3.2.2 基于遗忘因子的递推最小二乘法路面附着系数估计
3.3 本章小结
第四章 半挂汽车列车制动力分配
4.1 基于滑移率优化的制动力分配策略
4.1.1 制动力分配遵循原则
4.1.2 基于滑移率制动力优化方法的确定
4.1.3 优化目标函数的确定
4.1.4 不同权重系数对制动力分配的影响
4.2 滑移率最优PID控制
4.2.1 PID控制基础
4.2.2 PID控制参数整定
4.3 联合仿真控制方案
4.4 非线性车辆模型及联合仿真工况的建立
4.4.1 TruckSim软件简介
4.4.2 TruckSim车辆模型的建立
4.4.3 TruckSim联合仿真工况的建立
4.4.4 TruckSim-Simulink联合仿真设置
4.5 联合仿真分析
4.5.1 高附着路面仿真结果验证
4.5.2 低附着路面仿真结果验证
4.6 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 研究展望
致谢
参考文献
附录A 攻读硕士学位期间所取得的科研成果
附录B 单轨汽车列车模型线性化表达式
【参考文献】：
期刊论文
[1]半挂汽车列车联合制动系统性能仿真分析[J]. 何仁,申小敏. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2016(05)
[2]半挂汽车列车转弯制动试验方法研究[J]. 李臣,李兴虎,张红卫,周炜. 汽车工程. 2015(07)
[3]基于TruckSim-Simulink联合仿真的半挂汽车列车的稳定性控制[J]. 杨秀建,康南,李西涛. 公路交通科技. 2013(03)
[4]基于制动舒适性的商用车EBS控制策略[J]. 赵伟强,宗长富,郑宏宇,江国华,杨盛楠. 吉林大学学报(工学版). 2012(S1)
[5]基于状态特征因子的路面识别方法研究[J]. 王博,孙仁云. 汽车工程. 2012(06)
[6]基于PID算法的船舶航迹自动控制[J]. 韩春生,刘剑,汝福兴,徐建安. 自动化技术与应用. 2012(04)
[7]半挂汽车列车横向失稳的非线性动力学机制[J]. 杨秀建,康南,李西涛. 机械工程学报. 2012(08)
[8]汽车列车电控制动系统制动力分配的控制算法[J]. 宗长富,李伟,郑宏宇,王化平. 汽车工程. 2011(10)
[9]基于LQR的重型半挂汽车列车稳定性控制策略[J]. 于志新,宗长富,何磊,黄乾生. 中国公路学报. 2011(02)
[10]半挂汽车列车弯道行驶制动稳定性[J]. 宋年秀,苏建,王东杰,刘宏飞,梁成江,李世武. 交通运输工程学报. 2010(01)
博士论文
[1]半挂汽车列车转弯制动方向稳定性及控制策略研究[D]. 高红博.吉林大学 2014
[2]半挂汽车列车非线性稳定性控制研究[D]. 彭涛.吉林大学 2012
[3]复杂工况下半挂汽车列车侧向稳定性分析与控制研究[D]. 张思奇.东北大学 2012
[4]半挂汽车列车动态特性分析与鲁棒控制[D]. 常胜.吉林大学 2011
[5]半挂汽车列车弯道制动行驶方向稳定性及协调控制策略研究[D]. 董金松.吉林大学 2010
[6]半挂汽车列车横摆动力学仿真及控制策略研究[D]. 刘宏飞.吉林大学 2005
硕士论文
[1]基于路面识别的车辆纵向动力学控制[D]. 张进.吉林大学 2015
[2]感应电动机电源切换策略及其逆变电源控制[D]. 王璐.重庆大学 2014
[3]半挂汽车列车的横向稳定性与控制研究[D]. 康南.昆明理工大学 2013
[4]卫星导航定位系统主控站数据处理相关问题研究[D]. 李猛.国防科学技术大学 2008
[5]基于一种改进混合遗传算法的PID参数调节研究[D]. 莫贞霞.四川大学 2005
本文编号：3179661
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