重型半挂车主动转向安全控制的仿真研究

发布时间：2017-08-21 03:33

  本文关键词：重型半挂车主动转向安全控制的仿真研究

  更多相关文章： 半挂车主动转向 路径跟随 侧倾稳定性 联合仿真

【摘要】：目前重型半挂车以其运量大、效率高和成本低的优点,逐渐成为道路运输最重要的载运工具之一。而重型半挂车导致的交通事故占特大交通事故的比例也越来越高。本文主要研究了半挂车主动转向系统,以改善半挂车的路径跟随性能和侧倾稳定性能为目标,提高重型半挂车道路安全性。首先分析当前主要的几种半挂车转向系统,接着研究半挂车主动转向系统结构和工作原理,分析其系统特点。随后以重汽ZZ4257V33247NIB/V2PC型号牵引车和TAZ94000TJ Z型号半挂车为例,利用Trucksim建立重型半挂车非线性整车模型,作为本文研究对象。其次,考虑到重型半挂车工况复杂,为实现各种工况下最优控制,提出路径跟随控制策略和侧倾稳定性控制策略。路径跟随控制策略以半挂车尾部跟随第五轮为原则,根据低速、高速时第五轮侧偏角计算方式的不同,分为低速路径跟随控制策略和高速路径跟随控制策略,结合形成前馈加反馈的路径跟随控制策略。侧倾稳定性控制策略用于高速工况,以半挂车侧向加速度为控制对象,利用LQR技术设计,目标是改善车辆高速工况的侧倾稳定性。最后,基于Trucksim-Simulink联合仿真,进行重型半挂车主动转向系统路径跟随性、侧倾稳定性的研究。针对重型半挂车低速转弯工况,速度低且转角大,控制困难等特点,通过路径控制策略实现了重型半挂车良好的路径跟随、减小了轮胎磨损。半挂车主动转向系统使其在低速至高速,空载与负载,稳态或瞬态工况下,都实现了最优的路径跟随性能。且其瞬态侧倾稳定性也优于其它半挂车转向系统。基于SAE J2179工况的对比仿真表明,路径跟随控制在路径偏移、质心侧偏角及横摆性能上更优;而侧倾稳定性控制则在侧倾角、侧向加速度及后端放大率等指标上更优。提出使用路径跟随控制策略进行平稳工况下的路径跟随控制,使用侧倾稳定性控制策略进行危险工况下的侧翻控制,达到充分利用两者优势的目的。高速、高附和负载时,半挂车主动转向系统能够在双移线工况下控制车辆不侧翻,提升了道路安全性。
【关键词】：半挂车主动转向 路径跟随 侧倾稳定性 联合仿真
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.53
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 半挂车转向系统简介12-15
• 1.3 半挂车主动转向控制研究综述15-17
• 1.3.1 国外研究现状15-16
• 1.3.2 国内研究现状16-17
• 1.4 主要研究内容17-19
• 第2章 半挂车转向系统分析19-30
• 2.1 半挂车转向系统定义及分类19
• 2.2 被动式随动转向系统19-24
• 2.2.1 自转向系统19-20
• 2.2.2 指令转向系统20-21
• 2.2.3 转向架系统21-22
• 2.2.4 被动式随动转向系统对比22-24
• 2.3 主动式随动转向系统24-26
• 2.4 半挂车主动转向系统26-29
• 2.4.1 半挂车主动转向系统结构26-27
• 2.4.2 半挂车主动转向系统工作原理27-28
• 2.4.3 半挂车主动转向系统特点28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 基于TRUCKSIM的重型半挂车动力学建模30-41
• 3.1 TRUCKSIM软件的特点30-31
• 3.2 车体特性参数31-32
• 3.3 转向系特性参数32-33
• 3.4 车桥与悬架特性参数33-34
• 3.5 轮胎特性参数34-36
• 3.6 动力传动系统特性参数36-37
• 3.7 第五轮参数37-38
• 3.8 空气动力学特性参数38
• 3.9 求解器工作原理38-40
• 3.10 本章小结40-41
• 第4章 半挂车主动转向控制策略41-62
• 4.1 普通半挂车运动特性41-45
• 4.1.1 低速工况41-42
• 4.1.2 高速工况42-45
• 4.2 路径跟随控制策略45-54
• 4.2.1 广义路径跟随控制策略45-46
• 4.2.2 低速路径跟随控制策略46-50
• 4.2.3 高速路径跟随控制策略50-52
• 4.2.4 低速、高速路径跟随联合控制器52-54
• 4.3 侧倾稳定性控制策略54-61
• 4.3.1 LQ R控制简介54-55
• 4.3.2 5-DOF线性横摆侧倾车辆模型55-58
• 4.3.3 LQ R侧倾稳定性控制策略58-61
• 4.4 本章小结61-62
• 第5章 重型半挂车主动转向仿真分析62-82
• 5.1 低速时重型半挂车主动转向仿真分析62-67
• 5.1.1 低速转弯工况仿真分析62-66
• 5.1.2 车速对不同半挂车转向系统路径跟随性能的影响66-67
• 5.2 中高速时重型半挂车主动转向仿真分析67-80
• 5.2.1 半挂车不同转向系统稳态路径偏移对比分析67-68
• 5.2.2 半挂车不同转向系统瞬态路径偏移对比分析68-71
• 5.2.3 半挂车不同转向系统高速侧倾稳定性对比分析71-74
• 5.2.4 路径跟随控制策略与侧倾稳定性控制策略对比74-77
• 5.2.5 高速、高附和负载双移线工况侧翻控制研究77-80
• 5.3 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 展望83-84
• 参考文献84-88
• 致谢88-89
• 硕士研究生期间发表的论文89

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本文编号：710613