基于主动转向与差动制动的四轴商用车稳定性集成控制算法开发
发布时间：2021-08-02 17:26
商用车装载量大,在公路物流与矿业运输等行业中有着不可替代的作用。但其载荷大、质心高、轮距较窄、轴距长等缺点导致商用车辆极易发生侧翻与横摆稳定性事故。多轴商用车多用于运输大质量货物,其工作环境最为恶劣,因此稳定性事故发生的机率更大,一旦发生事故更会造成极其严重的财产与人员损失,其稳定性问题本应受到更多的关注与研究。但是,目前鲜有专门针对多轴商用车辆而研发的稳定性控制算法,很多研究都将多轴车辆简化成两轴车辆进行研究。但多轴商用车的特点在很多方面与两轴车辆存在明显不同,这些控制算法难以直接应用,因此开发一款专门针对多轴商用车的稳定性控制算法意义极其重大。本文依托于吉林省科技发展计划项目“基于电控制动系统的重型商用车稳定性控制”（项目编号:20170414045GH）与国家自然科学基金委员会资助项目“公路液罐车液固耦合机理与防侧翻控制研究”（项目批准号:51575224）,提出了一款专门针对四轴商用车的稳定性集成控制算法。该控制算法将差动制动与主动转向按照全新的规则集成到一起,对多轴商用车的侧翻与横摆稳定进行了控制。该算法的提出填补了我国多轴车辆稳定性集成控制算法研究的空白,为多轴车辆稳定性控...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：184 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明及名词缩写
第1章 绪论
1.1 研究背景与课题的提出
1.2 车辆稳定性控制研究历史与现状
1.2.1 差动制动控制研究现状
1.2.2 主动转向控制研究现状
1.2.3 稳定性集成控制研究现状
1.2.4 稳定性控制研究现状分析
1.3 论文主要研究内容和技术路线
1.4 论文结构
第2章 四轴车辆模型的建立
2.1 概述
2.2 多轴车辆垂向载荷模型的建立
2.2.1 三轴车辆垂向载荷模型的建立
2.2.2 四轴车辆垂向载荷模型的建立
2.3 多轴车辆车体模型的建立
2.4 多轴车辆轮胎简化模型的建立
2.5 整体模型的仿真验证
2.6 本章小结
第3章 基于三轨自适应扩展卡尔曼滤波的车轮垂向载荷估计
3.1 概述
3.2 三轨自适应扩展卡尔曼滤波的设计
3.2.1 估计算法初值的自动更新
3.2.2 扩展卡尔曼滤波算法的新型自适应方法
3.2.3 三轨自适应扩展卡尔曼滤波的建立
3.2.4 垂向载荷修正算法
3.3 垂向载荷估计结果验证
3.4 本章小结
第4章 差动制动与主动转向的对比与分析
4.1 概述
4.2 多轴车辆主动转向系统轴间控制效果对比与分析
4.2.1 主动转向产生横摆力矩的计算
4.2.2 主动转向系统极限横摆力矩的计算
4.3 多轴车辆差动制动系统轮间控制效果对比与分析
4.3.1 差动制动产生横摆力矩的计算
4.3.2 差动制动系统极限横摆力矩的计算
4.4 主动转向系统与差动制动系统的对比与分析
4.5 本章小结
第5章 四轴商用车稳定性集成控制算法设计
5.1 概述
5.2 稳定性集成控制算法决策层设计
5.2.1 侧翻控制判定阈值
5.2.2 四轴商用车的理想横摆角速度
5.2.3 稳定性集成控制算法总控制量的计算
5.3 稳定性集成控制算法分配层设计
5.3.1 基于两种控制方式能力对比的各轮控制量分配
5.3.2 车辆-车道相对位置预测与轨迹偏移抑制
5.3.3 基于优化算法的制动力与主动转向转角分配
5.3.4 制动力与主动转向转角的简化分配方法
5.4 执行层控制算法设计
5.4.1 基于滑模控制算法的车轮滑移率控制算法
5.4.2 基于固定车轮转向速度的主动转向转角控制
5.5 多轴车辆稳定性集成控制算法仿真验证
5.6 本章小结
第6章 四轴商用车稳定性控制算法硬件在环试验验证
6.1 多轴车辆稳定性控制算法硬件在环试验台的建立
6.1.1 多轴车辆稳定性控制算法硬件在环试验台的建立
6.1.2 电控制动总阀特性分析
6.1.3 桥控阀特性分析及控制
6.1.4 硬件在环试验台的控制效果验证
6.2 基于硬件在环试验台的稳定性控制算法验证
6.2.1 稳定性集成控制算法的试验台验证
6.2.2 含有轨迹偏移抑制的稳定性集成控制算法试验台验证
6.3 本章小结
第7章 全文总结与展望
7.1 全文总结
7.2 研究展望
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及取得的科研成果
发表的学术论文
发表的发明专利
参加的科研工作
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]A Novel Integrated Stability Control Based on Differential Braking and Active Steering for Four-axle Trucks[J]. Buyang Zhang,Changfu Zong,Guoying Chen,Yanjun Huang,Ting Xu. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2019(01)
[2]基于扩展卡尔曼滤波的车辆行驶状态参数估计算法研究[J]. 韩海兰,李刚,李宁. 辽宁工业大学学报(自然科学版). 2014(05)
[3]基于扩展卡尔曼滤波的车辆状态可靠估计[J]. 李旭,宋翔,张为公. 东南大学学报(自然科学版). 2014(04)
[4]基于差分演化算法的自适应无迹卡尔曼滤波[J]. 金瑶,蔡之华,梁丁文. 电子与信息学报. 2013(04)
[5]智能车避障触须算法中的障碍物探测研究[J]. 张明环,张科. 西北工业大学学报. 2012(05)
[6]基于TTR预警的重型车辆防侧翻控制算法[J]. 于志新,宗长富,何磊,王素文. 吉林大学学报(工学版). 2009(S2)
[7]基于双重扩展自适应卡尔曼滤波的汽车状态和参数估计[J]. 林棻,赵又群. 中国机械工程. 2009(06)
[8]基于扩展Kalman滤波的汽车行驶状态估计[J]. 宗长富,胡丹,杨肖,潘钊,徐颖. 吉林大学学报(工学版). 2009(01)
[9]汽车防抱死系统与主动悬架联合控制研究[J]. 郭建华,李幼德,李静. 中国机械工程. 2007(24)
[10]电动助力转向与主动悬架系统多变量自适应集成控制[J]. 陈无畏,王妍旻,王其东,王启瑞,刘俊. 振动工程学报. 2005(03)
博士论文
[1]全线控四轮独立转向/驱动/制动电动汽车动力学集成控制研究[D]. 宋攀.吉林大学 2015
[2]基于后轴主动转向与差动制动集成的重型半挂车控制策略研究[D]. 聂枝根.吉林大学 2014
[3]基于改进TTR重型车辆侧翻预警及多目标稳定性控制算法研究[D]. 朱天军.吉林大学 2010
硕士论文
[1]汽车横摆与侧倾稳定性集成控制研究[D]. 房丽爽.吉林大学 2016
[2]基于双扩展卡尔曼滤波的汽车状态及路面附着系数估计算法研究[D]. 胡丹.吉林大学 2009
[3]MIMU中陀螺随机漂移建模及Kalman滤波技术研究[D]. 陆芳.中北大学 2007
本文编号：3317976
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：184 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明及名词缩写
第1章 绪论
1.1 研究背景与课题的提出
1.2 车辆稳定性控制研究历史与现状
1.2.1 差动制动控制研究现状
1.2.2 主动转向控制研究现状
1.2.3 稳定性集成控制研究现状
1.2.4 稳定性控制研究现状分析
1.3 论文主要研究内容和技术路线
1.4 论文结构
第2章 四轴车辆模型的建立
2.1 概述
2.2 多轴车辆垂向载荷模型的建立
2.2.1 三轴车辆垂向载荷模型的建立
2.2.2 四轴车辆垂向载荷模型的建立
2.3 多轴车辆车体模型的建立
2.4 多轴车辆轮胎简化模型的建立
2.5 整体模型的仿真验证
2.6 本章小结
第3章 基于三轨自适应扩展卡尔曼滤波的车轮垂向载荷估计
3.1 概述
3.2 三轨自适应扩展卡尔曼滤波的设计
3.2.1 估计算法初值的自动更新
3.2.2 扩展卡尔曼滤波算法的新型自适应方法
3.2.3 三轨自适应扩展卡尔曼滤波的建立
3.2.4 垂向载荷修正算法
3.3 垂向载荷估计结果验证
3.4 本章小结
第4章 差动制动与主动转向的对比与分析
4.1 概述
4.2 多轴车辆主动转向系统轴间控制效果对比与分析
4.2.1 主动转向产生横摆力矩的计算
4.2.2 主动转向系统极限横摆力矩的计算
4.3 多轴车辆差动制动系统轮间控制效果对比与分析
4.3.1 差动制动产生横摆力矩的计算
4.3.2 差动制动系统极限横摆力矩的计算
4.4 主动转向系统与差动制动系统的对比与分析
4.5 本章小结
第5章 四轴商用车稳定性集成控制算法设计
5.1 概述
5.2 稳定性集成控制算法决策层设计
5.2.1 侧翻控制判定阈值
5.2.2 四轴商用车的理想横摆角速度
5.2.3 稳定性集成控制算法总控制量的计算
5.3 稳定性集成控制算法分配层设计
5.3.1 基于两种控制方式能力对比的各轮控制量分配
5.3.2 车辆-车道相对位置预测与轨迹偏移抑制
5.3.3 基于优化算法的制动力与主动转向转角分配
5.3.4 制动力与主动转向转角的简化分配方法
5.4 执行层控制算法设计
5.4.1 基于滑模控制算法的车轮滑移率控制算法
5.4.2 基于固定车轮转向速度的主动转向转角控制
5.5 多轴车辆稳定性集成控制算法仿真验证
5.6 本章小结
第6章 四轴商用车稳定性控制算法硬件在环试验验证
6.1 多轴车辆稳定性控制算法硬件在环试验台的建立
6.1.1 多轴车辆稳定性控制算法硬件在环试验台的建立
6.1.2 电控制动总阀特性分析
6.1.3 桥控阀特性分析及控制
6.1.4 硬件在环试验台的控制效果验证
6.2 基于硬件在环试验台的稳定性控制算法验证
6.2.1 稳定性集成控制算法的试验台验证
6.2.2 含有轨迹偏移抑制的稳定性集成控制算法试验台验证
6.3 本章小结
第7章 全文总结与展望
7.1 全文总结
7.2 研究展望
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及取得的科研成果
发表的学术论文
发表的发明专利
参加的科研工作
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]A Novel Integrated Stability Control Based on Differential Braking and Active Steering for Four-axle Trucks[J]. Buyang Zhang,Changfu Zong,Guoying Chen,Yanjun Huang,Ting Xu. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2019(01)
[2]基于扩展卡尔曼滤波的车辆行驶状态参数估计算法研究[J]. 韩海兰,李刚,李宁. 辽宁工业大学学报(自然科学版). 2014(05)
[3]基于扩展卡尔曼滤波的车辆状态可靠估计[J]. 李旭,宋翔,张为公. 东南大学学报(自然科学版). 2014(04)
[4]基于差分演化算法的自适应无迹卡尔曼滤波[J]. 金瑶,蔡之华,梁丁文. 电子与信息学报. 2013(04)
[5]智能车避障触须算法中的障碍物探测研究[J]. 张明环,张科. 西北工业大学学报. 2012(05)
[6]基于TTR预警的重型车辆防侧翻控制算法[J]. 于志新,宗长富,何磊,王素文. 吉林大学学报(工学版). 2009(S2)
[7]基于双重扩展自适应卡尔曼滤波的汽车状态和参数估计[J]. 林棻,赵又群. 中国机械工程. 2009(06)
[8]基于扩展Kalman滤波的汽车行驶状态估计[J]. 宗长富,胡丹,杨肖,潘钊,徐颖. 吉林大学学报(工学版). 2009(01)
[9]汽车防抱死系统与主动悬架联合控制研究[J]. 郭建华,李幼德,李静. 中国机械工程. 2007(24)
[10]电动助力转向与主动悬架系统多变量自适应集成控制[J]. 陈无畏,王妍旻,王其东,王启瑞,刘俊. 振动工程学报. 2005(03)
博士论文
[1]全线控四轮独立转向/驱动/制动电动汽车动力学集成控制研究[D]. 宋攀.吉林大学 2015
[2]基于后轴主动转向与差动制动集成的重型半挂车控制策略研究[D]. 聂枝根.吉林大学 2014
[3]基于改进TTR重型车辆侧翻预警及多目标稳定性控制算法研究[D]. 朱天军.吉林大学 2010
硕士论文
[1]汽车横摆与侧倾稳定性集成控制研究[D]. 房丽爽.吉林大学 2016
[2]基于双扩展卡尔曼滤波的汽车状态及路面附着系数估计算法研究[D]. 胡丹.吉林大学 2009
[3]MIMU中陀螺随机漂移建模及Kalman滤波技术研究[D]. 陆芳.中北大学 2007
本文编号：3317976
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