拖挂式房车同步协调制动及稳定性控制研究
发布时间：2023-11-03 19:24
随着国内经济的发展、人民生活水平的提高,以及相关法规的完善,拖挂式房车在中国体现出巨大的市场潜力。制动性能作为影响车辆行驶安全的关键因素之一,一直是人们关注的重点。由于拖挂式房车对牵引车-房车之间的便捷连接/分离需求,配备的可灵活拆卸连接球头机构,在保障可灵活拆装的同时,相较于常规半挂车更容易发生制动失稳,极限工况下甚至会发生折叠、甩尾等危险事故。因此,开展对拖挂式房车制动稳定性的研究对保障安全性具有重大意义。本文通过拖挂式房车运动学和动力学理论分析,借助卡尔曼滤波、滑模控制等方法,从制动模型建立、状态估计、同步制动控制、差动制动控制、试验平台搭建以及控制器开发等关键问题进行了探讨。论文主要研究如下:(1)建立轮胎模型、悬架模型、含机电耦合特性的电磁制动器模型以及含柔性连接特性的挂钩模型,在此基础上,对拖挂式房车的运动学和动力学进行分析,建立19自由度拖挂式房车转向制动数学模型,使用车辆动力学仿真软件TruckSim验证仿真模型的准确性。(2)为改善拖挂式房车直线制动稳定性,在拖挂式房车同步制动模型基础上,基于卡尔曼滤波算法,设计拖挂式房车纵向挂钩力估计器。引入终端滑模变结构控制算法,...
【文章页数】：93 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 相关领域研究现状
1.2.1 拖挂列车制动稳定性研究现状
1.2.2 拖挂列车制动稳定性控制策略研究现状
1.3 本文研究的主要内容
第二章 拖挂式房车转向制动力学模型的建立
2.1 轮胎模型的建立
2.1.1 轮胎坐标系
2.1.2 轮胎滑移率和制动力学模型
2.1.3 轮胎侧偏模型
2.2 制动系模型的建立
2.2.1 电磁制动器工作原理
2.2.2 电磁制动器模型
2.3 悬架模型的建立
2.4 挂钩模型的建立
2.5 拖挂式房车转向制动模型的建立
2.5.1 参考坐标系
2.5.2 模型简化假设
2.5.3 拖挂式房车转向制动动力学模型
2.6 拖挂式房车转向制动时载荷转移
2.7 拖挂式房车转向制动模型的仿真验证
2.7.1 拖挂式房车TruckSim模型的建立
2.7.2 拖挂式房车转向制动模型的验证
2.8 本章小结
第三章 拖挂式房车直线同步制动稳定性研究
3.1 拖挂式房车直线制动失稳分析
3.1.1 典型的直线制动失稳现象
3.1.2 制动失稳分析
3.1.3 拖挂式房车制动强度与稳定性
3.2 基于卡尔曼滤波的纵向挂钩力估计
3.2.1 拖挂式房车纵向挂钩力估计模型
3.2.2 纵向挂钩力估计模型仿真验证
3.3 基于终端滑模变结构的房车直线同步制动控制
3.3.1 滑模变结构控制基本原理
3.3.2 基于终端滑模变结构的纵向挂钩力控制器设计
3.3.3 房车直线制动稳定性仿真验证
3.4 本章小结
第四章 拖挂式房车转向制动稳定性主动控制研究
4.1 转向制动稳定性控制系统的设计思路
4.1.1 车辆稳定性主动控制技术的选择
4.1.2 控制变量的选取
4.1.3 控制变量期望值的确定
4.2 多目标PID控制算法的设计
4.2.1 多目标PID协调控制器
4.2.2 多目标PID加权控制器
4.3 制动力矩的分配
4.3.1 多目标PID协调控制制动力矩分配
4.3.2 多目标PID加权控制制动力矩分配
4.4 多目标PID协调控制和多目标PID加权控制的仿真分析
4.4.1 脉冲转向仿真验证
4.4.2 阶跃转向仿真验证
4.5 本章小结
第五章 拖挂式房车实车试验验证
5.1 试验准备和试验环境
5.1.1 试验对象
5.1.2 试验场地
5.1.3 试验仪器及测量参数
5.2 整车控制系统搭建
5.3 试验项目
5.3.1 拖挂式房车制动模型验证
5.3.2 纵向挂钩力状态估计验证
5.3.3 同步制动控制策略验证
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 研究内容与结论
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间主要成果
附录
本文编号：3859752
【文章页数】：93 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 相关领域研究现状
1.2.1 拖挂列车制动稳定性研究现状
1.2.2 拖挂列车制动稳定性控制策略研究现状
1.3 本文研究的主要内容
第二章 拖挂式房车转向制动力学模型的建立
2.1 轮胎模型的建立
2.1.1 轮胎坐标系
2.1.2 轮胎滑移率和制动力学模型
2.1.3 轮胎侧偏模型
2.2 制动系模型的建立
2.2.1 电磁制动器工作原理
2.2.2 电磁制动器模型
2.3 悬架模型的建立
2.4 挂钩模型的建立
2.5 拖挂式房车转向制动模型的建立
2.5.1 参考坐标系
2.5.2 模型简化假设
2.5.3 拖挂式房车转向制动动力学模型
2.6 拖挂式房车转向制动时载荷转移
2.7 拖挂式房车转向制动模型的仿真验证
2.7.1 拖挂式房车TruckSim模型的建立
2.7.2 拖挂式房车转向制动模型的验证
2.8 本章小结
第三章 拖挂式房车直线同步制动稳定性研究
3.1 拖挂式房车直线制动失稳分析
3.1.1 典型的直线制动失稳现象
3.1.2 制动失稳分析
3.1.3 拖挂式房车制动强度与稳定性
3.2 基于卡尔曼滤波的纵向挂钩力估计
3.2.1 拖挂式房车纵向挂钩力估计模型
3.2.2 纵向挂钩力估计模型仿真验证
3.3 基于终端滑模变结构的房车直线同步制动控制
3.3.1 滑模变结构控制基本原理
3.3.2 基于终端滑模变结构的纵向挂钩力控制器设计
3.3.3 房车直线制动稳定性仿真验证
3.4 本章小结
第四章 拖挂式房车转向制动稳定性主动控制研究
4.1 转向制动稳定性控制系统的设计思路
4.1.1 车辆稳定性主动控制技术的选择
4.1.2 控制变量的选取
4.1.3 控制变量期望值的确定
4.2 多目标PID控制算法的设计
4.2.1 多目标PID协调控制器
4.2.2 多目标PID加权控制器
4.3 制动力矩的分配
4.3.1 多目标PID协调控制制动力矩分配
4.3.2 多目标PID加权控制制动力矩分配
4.4 多目标PID协调控制和多目标PID加权控制的仿真分析
4.4.1 脉冲转向仿真验证
4.4.2 阶跃转向仿真验证
4.5 本章小结
第五章 拖挂式房车实车试验验证
5.1 试验准备和试验环境
5.1.1 试验对象
5.1.2 试验场地
5.1.3 试验仪器及测量参数
5.2 整车控制系统搭建
5.3 试验项目
5.3.1 拖挂式房车制动模型验证
5.3.2 纵向挂钩力状态估计验证
5.3.3 同步制动控制策略验证
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 研究内容与结论
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间主要成果
附录
本文编号：3859752
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