极限工况下汽车横向稳定性控制研究

发布时间：2017-09-13 16:52

  本文关键词：极限工况下汽车横向稳定性控制研究

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【摘要】：汽车在低附着路面上行驶或在高附着路面上进行高速急转弯时很容易出现横摆、侧滑或侧翻等横向稳定性问题。随着科学技术的发展,控制技术和电子产品在汽车上得到了广泛应用,汽车稳定性控制系统也日渐成熟,在很大程度上提高了汽车的横向稳定性。然而,目前多数稳定性控制系统的主要控制目标为汽车的横摆稳定性,虽然在一定程度上可以抑制侧翻的发生,但是在高速急转弯等极限工况下起到的作用有限。为了弥补汽车稳定控制系统在防侧翻控制方面的不足,进一步提高汽车的横向稳定性,把侧翻稳定性作为汽车稳定性控制系统的一个重要控制目标显得很有必要,进而对横摆稳定性和侧翻稳定性进行综合控制。本文首先对影响汽车横向稳定性的主要因素和横向稳定性控制的基本原理及方法进行探讨;通过建立二自由度整车简化模型分析了汽车的稳态响应,并研究了极限工况下汽车横向稳定性的特殊性。在模型建立过程中,采用基于参数化建模的Car Sim软件建立了包括传动系统、制动系统、轮胎模型等各子系统在内的整车动力性模型。结合传统汽车电子稳定控制器的控制原理,以横摆角速度为控制目标,建立了参数自适应模糊PID控制器,对汽车横摆进行控制;基于LTR防侧翻控制原理设计了采用传统传感器信号静态门限值方法对汽车侧翻进行控制的侧翻稳定性控制器。接着采用一种可以实现横摆与侧翻稳定性联合控制的综合控制策略,通过监测汽车状态,对汽车横摆和侧翻运动的发生顺序做出优先判断,进而优先激活相应的稳定性控制策略,实现对汽车横摆与侧翻的动力学稳定性控制。最后在不同工况下对横摆与侧翻综合控制策略进行了仿真分析,验证了CarSim整车模型和控制策略的有效性。
【关键词】：极限工况 横摆稳定性 侧翻稳定性 CarSim
【学位授予单位】：天津职业技术师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U461.6
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-12
• 1.1 论文研究背景及意义8
• 1.2 国内外研究现状8-10
• 1.2.1 国外研究现状8-9
• 1.2.2 国内研究现状9-10
• 1.3 论文研究的主要内容10-12
• 第2章 汽车横向稳定性分析与控制12-19
• 2.1 汽车横向稳定性分析12-14
• 2.1.1 影响汽车横向稳定性的主要因素12
• 2.1.2 汽车横向稳定性控制原理及方法12-14
• 2.2 汽车横向稳定性判定14-17
• 2.2.1 线性二自由度模型分析14-15
• 2.2.2 汽车稳态响应15-17
• 2.3 极限工况下汽车横向稳定性分析17-18
• 2.3.1 高速急转弯时汽车横向稳定性控制的特殊性17-18
• 2.3.2 低附着路面上汽车横向稳定性控制的特殊性18
• 2.4 本章小结18-19
• 第3章 车辆动力学模型的建立19-30
• 3.1 CarSim软件简介19-20
• 3.1.1 CarSim软件概述19
• 3.1.2 CarSim软件组成19-20
• 3.2 基于参数化的CarSim整车模型的建立20-27
• 3.2.1 车体参数及空气动力学21-22
• 3.2.2 传动系统22-23
• 3.2.3 制动系统23-24
• 3.2.4 转向系统24-25
• 3.2.5 悬架系统与轮胎模型25-27
• 3.3 CarSim软件求解器介绍27-28
• 3.4 模型仿真验证28-29
• 3.5 本章小结29-30
• 第4章 汽车横摆稳定性控制策略30-41
• 4.1 Matlab/Simulink软件简介30
• 4.2 横摆稳定性控制的基本思路30-32
• 4.2.1 控制变量的选取30-31
• 4.2.2 控制方法的选择31
• 4.2.3 横摆稳定控制的总体结构31-32
• 4.3 横摆稳定性分析32-33
• 4.4 横摆稳定性控制器设计33-39
• 4.4.1 横摆稳定性控制算法介绍33
• 4.4.2 模糊PID控制33-35
• 4.4.3 模糊PID控制器设计35-39
• 4.5 横摆力矩轮间分配与实现39-40
• 4.5.1 横摆力矩轮间分配39-40
• 4.5.2 轮缸压力计算与调节40
• 4.6 本章小结40-41
• 第5章 汽车侧翻稳定性控制策略41-45
• 5.1 汽车侧翻介绍41
• 5.2 侧翻稳定性控制的基本思路41-43
• 5.2.1 汽车侧翻状态识别41-42
• 5.2.2 控制方法的选择42-43
• 5.2.3 侧翻稳定性控制的总体结构43
• 5.3 基于LTR的汽车防侧翻控制43-44
• 5.3.1 基于LTR的防侧翻控制原理43-44
• 5.3.2 制动轮选择与轮缸压力计算44
• 5.4 本章小结44-45
• 第6章 汽车横向稳定性综合控制策略及联合仿真分析45-52
• 6.1 横摆与侧翻综合控制策略45-46
• 6.2 联合仿真分析46-51
• 6.2.1 高附着路面联合仿真46-49
• 6.2.2 低附着路面联合仿真49-51
• 6.3 本章小结51-52
• 第7章 结论与展望52-54
• 7.1 结论52
• 7.2 论文创新点52-53
• 7.3 展望53-54
• 参考文献54-57
• 致谢57-58
• 攻读硕士期间的研究成果和发表的论文58

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本文编号：844899