基于时间预警的液压混合动力卡车主动防侧翻控制研究

发布时间：2017-07-18 23:15

  本文关键词：基于时间预警的液压混合动力卡车主动防侧翻控制研究

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【摘要】：随着我国经济的迅猛发展,重型车辆的需求随之增多,而重型车辆的侧翻事故频发,造成严重的经济损失和人员伤亡。重型卡车由于重量大、质心较高,在高速紧急避障工况下的侧倾稳定性极低,是车辆行驶安全性的重要问题。国内外专家学者也在积极进行提高重型车辆的侧倾稳定性的研究。近年来,严峻的大气环保压力和能源压力使我国政府制定了一系列鼓励新能源车发展的政策。在政策推动下,以及随着混合动力技术的成熟,液压混合动力卡车由于其独特的性能,越来越受到整车厂和高校的重视。本文结合国家自然科学基金项目以及企业合作项目,以某液压混合动力卡车为研究对象,采用遗传算法优化BP神经网络方法研究分析侧翻预警算法以及结合液压混合动力卡车再生制动系统研究主动防侧翻控制系统控制算法,并在联合仿真平台下进行离线仿真验证。本文的主要研究内容如下:1.侧翻预警算法研究首先,建立三自由度侧翻参考模型(描述车辆的侧向运动、横摆运动和侧倾运动),并选取横向载荷转移率LTR(Lateral-load Transfer Ratio)作为侧翻指标。其次,详细研究基于TTR(Time-to-Rollover)的侧翻预警算法,包括侧翻指标的选取、侧翻预警流程、侧翻预警分析、对算法仿真分析。最后,引入遗传算法优化的BP(Back Propagation)神经网络对传统的TTR进行优化,使侧翻预警算法更加精确。选取三组影响车辆侧倾稳定性的状态参数对基于GANN-TTR(Genetic Algorithm optimize Neural Network-TTR)的侧翻预警算法进行修正,并对基于传统BP神经网络的侧翻预警进行仿真对比,为主动防侧翻控制系统奠定良好基础。2.液压混合动力卡车整车动力学建模整车部分应用Trucksim软件建立包括整车车体模型、转向系统模型、轮胎系统模型、悬架系统模型、制动系统模型、动力传动系统模型、空气动力学系统等;应用AMESim软件建立液压系统模型;并联合MATLAB/Simulink软件搭建联合仿真平台,为液压混合动力卡车的主动防侧翻控制研究提供离线仿真验证平台。3.主动防侧翻控制系统研究采用线性二次型最优(LQR)控制的主动防侧翻控制方法,以横摆角速度和质心侧偏角为车辆稳定性控制目标,优化求解主动横摆力矩的控制输入;通过基于PID调节的轮毂马达再生制动实现差动制动对车辆施加主动控制,开发主动防侧翻控制算法。4.侧翻预警和主动防侧翻控制离线仿真研究基于上述搭建的联合仿真平台,利用MATLAB/Simulink搭建侧翻预警和主动防侧翻控制算法。在阶跃转向和鱼钩转向两种典型工况下,进行侧翻预警算法和主动防侧翻控制算法的离线仿真研究。仿真结果表明,基于GANN-TTR的侧翻预警算法能够有效提高侧翻预警精度;基于液压马达再生制动的差动制动主动防侧翻控制算法能够显著提高车辆的侧倾稳定性。
【关键词】：车辆工程 液压混合动力卡车 侧翻预警 主动防侧翻控制 横摆力矩分配
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U461.6
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-26
• 1.1 课题研究背景及意义10-12
• 1.2 侧翻预警与主动防侧翻控制的发展和研究现状12-20
• 1.2.1 侧翻预警技术12-15
• 1.2.2 主动防侧翻控制系统15-20
• 1.3 液压混合动力卡车发展应用现状20-23
• 1.4 本文的研究内容23-26
• 第2章 侧翻预警算法26-38
• 2.1 侧翻参考模型26-28
• 2.1.1 模型假设26-27
• 2.1.2 简化车辆模型27-28
• 2.2 侧翻指标的选取28-29
• 2.3 基于传统TTR的侧翻预警算法研究29-31
• 2.4 基于GANN-TTR的侧翻预警算法31-37
• 2.4.1 遗传算法优化BP神经网络理论研究31-35
• 2.4.2 车辆状态参数对基于GANN-TTR侧翻预警算法的修正35-37
• 2.5 本章小结37-38
• 第3章 液压混合动力卡车整车动力学模型的建立38-54
• 3.1 基于Trucksim的重型卡车动力学模型的建立38-45
• 3.1.1 Trucksim软件介绍38-39
• 3.1.2 重型卡车动力学模型的建立39-45
• 3.2 液压系统模型的建立45-51
• 3.2.1 AMESim软件介绍45-46
• 3.2.2 液压模型建立46-51
• 3.3 液压混合动力卡车动力学模型的建立51-52
• 3.4 本章小结52-54
• 第4章 基于差动制动的主动防侧翻控制系统设计54-62
• 4.1 主动防侧翻控制系统总体结构54-55
• 4.2 主动防侧翻控制器设计55-60
• 4.2.1 基于LQR的主动防侧翻控制器设计55-57
• 4.2.2 主动横摆力矩分配57-59
• 4.2.3 液压轮毂马达再生制动转矩跟随59-60
• 4.3 本章小结60-62
• 第5章 侧翻预警与主动防侧翻控制离线仿真62-82
• 5.1 仿真环境与仿真平台62-64
• 5.2 典型工况仿真研究64-81
• 5.2.1 侧翻预警算法仿真研究64-68
• 5.2.2 主动防侧翻控制仿真研究68-81
• 5.3 本章小结81-82
• 第6章 全文总结与展望82-84
• 6.1 全文总结82-83
• 6.2 研究展望83-84
• 参考文献84-91
• 作者简介91-92
• 致谢92

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本文编号：560230