汽车主动横向稳定杆设计及控制策略研究

发布时间：2017-07-31 16:23

  本文关键词：汽车主动横向稳定杆设计及控制策略研究

  更多相关文章： 主动横向稳定杆 侧倾稳定性 线性二次最优控制 车辆动力学 控制策略

【摘要】：为满足地面运载工具舒适、稳定、安全的需求,企业和研究机构一直致力于提升汽车行驶平顺性、操纵稳定性和行驶安全性。汽车的侧倾对整车性能影响显著。因此,能够在兼顾行驶平顺性的前提下,通过提供抗侧倾力矩来提升车辆侧倾稳定性的主动横向稳定杆,成为当前的研究热点。主动横向稳定杆能够根据车辆的行驶状态和车身姿态,实时地调整车身侧倾角,以提高车辆的操纵稳定性和安全性。目前,国外少数车辆上安装有主动横向稳定杆,但其常见作动器结构复杂、体积较大、布置空间需求大。因此,本文提出了一种结构紧凑、易布置、通用性好的新型主动横向稳定杆；设计并试制了主动横向稳定杆样机；仿真分析了其控制策略,并验证了其对车身侧倾的作用效果。本文的主要工作和结论如下：1)理想侧倾角变化曲线的获取；首先,分别对简化的刚性悬架车辆模型和柔性悬架车辆模型进行侧倾力学分析,得到两种模型达到侧翻极限时对应的侧向加速度；然后,根据被动悬架在不同侧倾角刚度下车身侧倾角随侧向加速度的变化曲线以及驾乘人员对侧翻危险的感知,得到随侧向加速度变化的理想车身侧倾角曲线。2)理想主动横向稳定杆对车辆性能的影响规律；首先,提出了新型的双通道电控式主动横向稳定杆结构,并阐明其工作原理；随后,通过对车辆动力学分析,建立其三自由度操稳模型,并比对操稳试验数据进行验证；最后,运用线性二次最优方法控制抗侧倾力矩,得到主动横向稳定杆对车身侧倾角理想控制效果,并分析控制矩阵对控制效果及力矩输出的影响。3)实际主动横向稳定杆的控制效果；首先,建立稳定杆有限元模型进行仿真分析,以及对其它部件的外特性进行数学表达,搭建主动横向稳定杆模型；然后,基于三自由度操稳模型,调整线性二次控制矩阵,仿真得到电动推杆充分发挥时的控制效果。4)主动横向稳定杆控制策略研究。运用TruckSim建立整车模型；利用TurckSim和Simulink联合仿真的手段分析开环控制和闭环控制两种策略；对比两种控制策略的效果和抗侧倾力矩输出,总结两种控制方法的特点。
【关键词】：主动横向稳定杆 侧倾稳定性 线性二次最优控制 车辆动力学 控制策略
【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10-18
• 1.1 课题研究背景10-11
• 1.2 本文研究意义11
• 1.3 相关研究现状11-15
• 1.3.1 国外研究现状11-14
• 1.3.2 国内研究现状14-15
• 1.3.3 现状总结分析15
• 1.4 本文主要研究内容15-18
• 第2章 车辆侧倾稳定性分析18-28
• 2.1 汽车侧倾稳定性评价18-20
• 2.2 汽车侧倾力学分析20-24
• 2.2.1 刚性悬架车辆模型20-22
• 2.2.2 柔性悬架车辆模型22-24
• 2.3 汽车理想侧倾角分析24-27
• 2.3.1 被动悬架车辆侧倾角分析24-25
• 2.3.2 汽车理想侧倾角25-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 主动横向稳定杆理想特性28-46
• 3.1 新型主动横向稳定杆28-32
• 3.1.1 横向稳定杆技术概述28-30
• 3.1.2 新型主动横向稳定杆30-32
• 3.2 三自由度车辆操稳模型32-40
• 3.2.1 操稳模型的建立32-37
• 3.2.2 操稳模型的验证37-40
• 3.3 线性最优控制40-44
• 3.3.1 线性二次最优控制40-41
• 3.3.2 抗侧倾力矩的控制41-44
• 3.4 本章小结44-46
• 第4章 主动横向稳定杆的设计46-66
• 4.1 主动横向稳定杆设计46-60
• 4.1.1 稳定杆力学分析46-54
• 4.1.2 作动器选型54-56
• 4.1.3 控制电路设计56-58
• 4.1.4 车轮转角传感器选型58-60
• 4.1.5 系统布置设计60
• 4.2 主动横向稳定杆模型建立60-62
• 4.3 主动横向稳定杆仿真分析62-65
• 4.4 本章小结65-66
• 第5章 主动横向稳定杆控制策略66-82
• 5.1 TruckSim整车建模及验证66-68
• 5.1.1 TruckSim整车模型建立66-68
• 5.1.2 TruckSim整车模型验证68
• 5.2 主动横向稳定杆控制策略研究68-77
• 5.2.1 闭环控制68-73
• 5.2.2 开环控制73-77
• 5.3 对比分析77-80
• 5.4 本章小结80-82
• 第6章 全文总结与展望82-84
• 6.1 全文总结82-83
• 6.2 后续展望83-84
• 参考文献84-88
• 攻读学位期间参加的科研工作及成果88-90
• 致谢90

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本文编号：600050