基于主动轮胎力的汽车稳定性集成控制研究

发布时间：2017-09-27 20:30

  本文关键词：基于主动轮胎力的汽车稳定性集成控制研究

  更多相关文章： 主动安全 主动前轮转向 车身稳定控制系统 耦合 集成控制

【摘要】：轮胎力主动控制技术能有效提高汽车的操纵稳定性和行驶的安全性,成为汽车安全领域重要的研究课题之一。主动轮胎力调节包括基于纵向轮胎力控制的电子稳定程序(Electronic Stability Program,ESP)和基于侧向轮胎力控制的主动前轮转向(Active Front Steeing,AFS)两种。ESP是通过对左、右侧不同的车轮施加不平衡制动力来提供附加的横摆稳定性力矩的。但轮胎垂向载荷和路面附着系数将直接影响不对称轮胎纵向力的分配,大大降低了对车辆行驶路径的纠偏效果。在紧急制动工况下会导致制动距离变长,ESP更容易发生追尾等交通事故。AFS技术是车辆转向系统的最新发展方向之一,它可以直接方便地控制转向系统的角位移和力矩传递特性,优化轮胎力和力矩分布,抵抗轮胎刚度摄动和外界干扰,并为车辆提供一个附加横摆力矩,可有效提高车辆的操纵稳定性和行驶的安全性。高速汽车是一个行驶工况复杂多变的非线动力学系统,单一的主动安全技术难以满足全局工况下稳定性控制要求。因此,将ESP和AFS进行充分有效的集成是提高汽车操纵稳定性,保障行驶安全的必然趋势,具有重要的工程价值和广泛的社会意义。针对两种主动轮胎力安全系统的集成、协调控制策略,本文的研究工作如下:建立了汽车2自由度单轨参考模型,并对2自由度单轨模型进行了仿真验证结果表明了所建立的模型的准确性和有效性,然后基于ADMAS/Car多体动力学软件建立了多自由度整车动态模型,以此作为本文汽车动力学主动安全控制系统的仿真实验平台。设计了一种理想变传动比曲线,在对比仿真的基础上,对曲线进行了修正。提出了一种综合理想变传动比前馈和横摆角速度反馈的主动前轮转向控制策略,采用滑模变结构技术设计了反馈控制器。通过设计ADMAS/Car和MATLAB/Simulink两个软件之间的接口,建立了AFS联合仿真平台,分别进行了角阶跃(J-Turn)实验、高速侧风干扰实验和高、低附着系数路面上单移线实验。结果表明,所设计的前馈加反馈的AFS控制器能有效提高车辆操纵性和舒适性,并改善了汽车的侧向动力学稳定性。设计了横摆角速度误差的单边制动逻辑,提出了一种基于目标滑移率的单神经元PID算法的ESP控制策略,采用了一种利用车速估计实时滑移率的方法,并确立了最优目标横摆角速度和质心侧偏角的上界。基于ADMAS/Car和MATLAB/Simulink建立了ESP控制系统的联合仿真模型。分别进行了高速单移线实验和蛇形实验,仿真结果表明,所提出的控制策略能满足大变工况下的车辆操纵稳定性和主动安全性。设计了一种ESP和AFS的汽车底盘集成控制系统。提出了一种基于质心侧偏角外层、横摆角速度误差内层的判断逻辑的主动轮胎力集成与协调控制策略。采用模糊权重分配法对AFS和ESP协同工作时的权重进行调节,建立了协调集成控制联合仿真模型,分别进行了低附着系数的单移线实验和正常路面的双移线实验。仿真结果表明,设计的AFS与ESP主动轮胎力集成控制策略能有效提高汽车的状态跟踪能力,相对并存控制和单一的AFS或ESP控制,从整体上最大程度提高了车辆操纵稳定性。
【关键词】：主动安全 主动前轮转向 车身稳定控制系统 耦合 集成控制
【学位授予单位】：江西理工大学
【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
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-17
• 1.2.1 基于轮胎侧向力控制的主动前轮转向系统研究11-13
• 1.2.2 基于轮胎纵向力控制的汽车稳定控制系统研究13-14
• 1.2.3 汽车稳定性集成控制国内外研究现状14-17
• 1.3 研究内容17-19
• 第二章 汽车动力学模型19-27
• 2.1 二自由度单轨模型19-20
• 2.2 基于ADAMS/Car的整车模型20-26
• 2.2.1 多体动力学软件ADAMS简介20-22
• 2.2.2 整车模型22-26
• 2.3 本章小结26-27
• 第三章 主动前轮转向控制系统设计27-47
• 3.1 主动前轮转向系统传动特性分析27-29
• 3.2 主动前轮转向控制算法29-36
• 3.2.1 理想变传动比前馈控制30-32
• 3.2.2 横摆角速度滑模反馈控制32-36
• 3.3 基于ADAMS/Mechatronics的主动前轮转向控制系统设计36-41
• 3.3.1 ADAMS/Mechatronics介绍36-37
• 3.3.2 主动前轮转向系统控制系统建立37-41
• 3.4 主动前轮转向控制系统联合仿真实验及分析41-46
• 3.4.1 方向盘角阶跃实验42-43
• 3.4.2 高速行驶下的侧风干扰实验43-44
• 3.4.3 高低附着系数路面上的单移线实验44-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第四章 车身稳定控制系统设计47-64
• 4.1 车辆侧向失稳原因及改善措施47-48
• 4.2 ESP控制系统设计48-56
• 4.2.1 ESP控制器控制参数及制动逻辑48-50
• 4.2.2 ESP参考模型的边界条件50-51
• 4.2.3 ESP单神经元自适应PID控制器设计51-53
• 4.2.4 ESP制动下的车轮目标滑移率控制53-56
• 4.3 基于ADAMS/Mechatronics的车身稳定控制系统设计56-59
• 4.4 车身稳定控制系统联合仿真分析59-63
• 4.4.1 高速单移线实验60-61
• 4.4.2 蛇形实验61-63
• 4.5 本章小结63-64
• 第五章 基于模糊权重分配法的协调集成控制器设计64-76
• 5.1 AFS和ESP性能分析及协调集成控制的目的64-65
• 5.2 协调集成控制策略设计65-66
• 5.3 模糊权重分配控制算法设计及分析66-71
• 5.3.1 模糊控制简介66-67
• 5.3.2 模糊控制系统的基本原理及设计流程67-68
• 5.3.3 基于模糊权重分配法的协调控制器设计68-71
• 5.4 协调集成控制系统联合仿真分析71-75
• 5.4.1 低附着系数路面上的单移线仿真实验72-73
• 5.4.2 高附着路面的双移线仿真实验73-75
• 5.5 本章小结75-76
• 第六章 总结与展望76-78
• 6.1 全文总结76-77
• 6.2 论文创新点77
• 6.3 展望77-78
• 参考文献78-82
• 致谢82-83
• 攻读学位期间的研究成果83-84

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;2009年网络化集成控制技术论坛在沪召开[J];低压电器;2009年11期

2 Kristian Olsson;;集成安全:有效保证安全性[J];电气时代;2009年06期

3 崔晓利;杨岳;袁传义;;车辆悬架系统与电动助力转向系统的集成控制[J];中南大学学报(自然科学版);2009年06期

4 付燕荣;王国业;关志伟;;汽车ABS/ASR/ESP集成控制策略研究[J];机械设计与制造工程;2014年02期

5 杨林,钟敏霖,刘文今,黄婷,张红军;集成控制高精度微型三路送粉系统研制[J];应用激光;2005年01期

6 郭亚利;李刚炎;于翔鹏;;城市客车信息集成控制功能模块的组件化设计[J];客车技术与研究;2009年02期

7 ;第二届网络化集成控制技术论坛成功举行[J];低压电器;2010年10期

8 侯志霞;梁雪梅;周万勇;王晓丽;李光丽;罗芳;尚可;徐明;;飞机大部件自动对接集成控制技术研究[J];航空制造技术;2010年23期

9 胥军;李刚炎;杨飞;王劏;;混合动力汽车信息集成控制网络研究[J];汽车技术;2013年04期

10 朱军功,柴干,周欣荣;省域高速公路通道系统集成控制初探[J];交通科技;2005年05期

中国重要会议论文全文数据库 前4条

1 张强;;移动式数字化手术室信息集成控制平台的开发研究[A];中华医学会医学工程学分会第十次学术年会暨2009中华临床医学工程及数字医学大会论文集[C];2009年

2 陈福军;蒋贵善;;GT原理在生产现场集成控制中的应用[A];制造业与未来中国——2002年中国机械工程学会年会论文集[C];2002年

3 聂佳梅;陈龙;袁传义;倪永成;;汽车ASS与EPS系统灰色预测模糊集成控制[A];2007'仪表，，自动化及先进集成技术大会论文集（二）[C];2007年

4 陈柏林;;方向盘角脉冲输入下的汽车SAS与EPS集成控制研究[A];“广汽丰田杯”广东省汽车行业第七期学术会议论文集[C];2013年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 郑明;探索面向生产的集成控制技术[N];科技日报;2007年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 王御;基于约束优化的汽车集成控制研究[D];吉林大学;2016年

2 宋攀;全线控四轮独立转向/驱动/制动电动汽车动力学集成控制研究[D];吉林大学;2015年

3 胡延平;汽车电动助力转向与稳定性控制系统集成控制关键技术研究[D];合肥工业大学;2015年

4 秦炜华;基于多体模型的汽车底盘集成控制[D];合肥工业大学;2010年

5 沈晓鸣;基于广义执行器—受控对象的车辆底盘集成控制的研究[D];上海交通大学;2006年

6 刘诏书;管控信息集成关键技术及其在内饰布企业中的应用研究[D];武汉理工大学;2007年

7 吴修德;基于工业以太网的车间数字设备集成控制的关键技术研究[D];武汉理工大学;2007年

8 唐萍;CSMB集成反应分离装备技术研究[D];浙江大学;2011年

9 李钢;基于SPC的计算机集成质量控制系统研究[D];合肥工业大学;2007年

10 聂佳梅;基于灰色预测的汽车SAS与EPS集成系统分层协调控制研究[D];江苏大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 徐蒙;基于卡尔曼滤波的汽车EPS和AFS集成控制研究[D];湖南大学;2015年

2 瞿桂鹏;基于主动轮胎力的汽车稳定性集成控制研究[D];江西理工大学;2016年

3 孙斌;汽车底盘系统的分层集成控制研究[D];合肥工业大学;2008年

4 夏志煌;城市客车信息集成控制网络性能测试技术的研究与应用[D];武汉理工大学;2009年

5 何兴亮;管控一体化及其集成技术研究[D];上海海事大学;2004年

6 刘维;工程项目多要素集成控制模型与应用研究[D];西南石油大学;2014年

7 程林义;城市客车信息集成控制网络功能模块的配置技术研究与应用[D];武汉理工大学;2009年

8 马国宸;基于分层式结构汽车底盘系统集成控制研究[D];浙江大学;2011年

9 刘昭琴;基于CAN总线的车间DNC集成系统研究[D];重庆大学;2006年

10 王西建;轻型汽车神经网络非线性解耦底盘集成控制研究[D];吉林大学;2013年

本文编号：931789