汽车碰后稳定性控制方法研究
发布时间：2020-12-28 05:02
现如今,汽车已经成为人们出行必备的交通工具,但其给人们带来方便的同时也可能造成危险,交通事故频频发生,因此汽车碰撞安全问题一直是主被动安全领域的研究焦点。汽车在遭受碰撞后可能产生横摆运动并偏离行轨迹行驶,驾驶员可能会反应不及时或者做出过激的操作,这样会加剧车辆失稳,容易产生二次碰撞或多次碰撞。为了提高汽车碰后的行驶安全性,避免二次碰撞造成更为严重的人员伤亡,本文在模型预测控制框架下进行了车辆碰后控制器设计,可实现提高碰撞后汽车稳定性和调节行驶轨迹的目标,从而降低发生后续碰撞的可能性。为了获取碰撞过程中的碰撞力,根据牛顿第二定律、动量守恒定律以及碰撞领域恢复系数概念搭建了碰撞力计算模型,并与CarSim联合仿真验证了碰撞力计算模型的准确性,结果表明,根据两车碰撞前的状态求解出的碰撞力满足精度要求。搭建了用于控制器设计的线性车辆碰撞模型,并在碰撞工况下对模型的准确性和精度进行了验证,结果表明精度符合控制器设计的要求。车辆遭受碰撞后主要需要考虑两个问题,一是恢复其行驶稳定性;二是控制其行驶轨迹,而对轨迹的控制需要建立在车辆稳定行驶的前提下,所以在线性碰后控制器的设计中采用了稳定性控制器和轨迹...
【文章来源】： 王星宇 吉林大学
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
碰撞导致车辆失去控制汽车的安全措施主要分为主动安全措施和被动安全措施，主动安全措施包括
第1章绪论5图1.2大众MKB多重防撞系统国内对车辆碰撞领域的研究集中在车辆碰撞事故的恢复工作、碰撞后车辆的结构变化以及驾驶员和乘客的保护措施。碰撞事故的恢复工作在交通事故的定责中应用的较多，首先根据真实的事故数据，利用仿真软件对数据进行拟合，以获得碰撞发生前后两车的行驶状态，再根据相关法律法规认定交通事故的主要责任方。文献[28]利用Pc-Crach进行车辆侧滑事故的再现研究，对两辆车碰撞前、碰撞过程中以及碰撞后的运动进行了再现[28]。对碰撞后车辆的结构变化以及驾驶员和乘客的保护措施的研究一般用作车辆被动保护领域。文献[29]针对车辆正面碰撞过程中的被动安全性能进行了分析研究，建立了某型整车有限元模型，利用LS-DYNA软件进行有限元分析，对汽车的结构耐撞性进行了综合评价，并研究了汽车吸能部件对碰撞结果的影响[29]。文献[30]对汽车在低速下的碰撞性能进行了研究，采用RCAR低速碰撞试验与评价方法，分别从碰撞能量计算，吸能弹簧单元和吸能盒结构设计等方面对车辆碰撞性能设计过程进行了阐述[30]。国内对车辆碰后控制的研究较少主要因为车辆碰撞实验资金耗费高且危险系数大，但是可以通过前期的仿真试验为后期实车实验提供参考，降低资金耗费。1.2.2车辆稳定性控制研究现状最早的车辆稳定性控制源自于博世公司，其在1986年将ABS（Anti-lockBrakingSystem，制动防抱死系统）和TCS（TractionControlSystem，牵引力控制系统）控制相结合，并应用于梅赛德斯S级轿车上[31]。ABS和TCS分别作用于车辆减速和加速时，他们通过控制车轮的纵向滑移率来防止车轮抱死或者打滑，提高了车辆在加减速时的稳定性，但针对车辆驱动/制动转弯，或者高速转弯情况
吉林大学硕士学位论文6却无能为力[32-33]。博世公司在1995年提出了VDC（VehicleRunningDynamicControlSystem，车辆行驶动态控制系统），后称ESP（ElectronicStabilityProgram，车身电子稳定系统）。它的ECU接受来自方向盘转角传感器、油门踏板传感器、制动轮缸压力传感器的数据来判断驾驶员的驾驶意图，当车辆的实际状态与理想状态出现差别时，ECU会进行决策并利用差动制动的方式来形成横摆力矩，通过将横摆力矩在车轮上分配，使车辆始终跟随理想状态行驶，保证车辆的行驶稳定性[34]。图1.3ESP通过制动干扰实现偏航控制。当汽车转向不足时，由于横向抓地力不足，难以使汽车沿驾驶员所期望的那样转向。在这种情况下，ESP可通过两种方式帮助驾驶员，减小发动机扭矩以减小车轮牵引力并增加横向抓地力，并且控制内侧前轮和后轮单独或者一同制动（图1.3中的bF），从而产生补偿横摆扭矩，使汽车可以正常的转向。当转向过度时，发动机扭矩会降低，外前轮胎和外后轮胎会单独或者一同制动，以产生补偿扭矩，从而避免车辆过度转向[35]。在博世公司提出ESP之后，各大厂家也纷纷跟进做出自家的稳定性控制系统，如丰田提出的VSC（VehicleStabilityControl）大陆电子提出的ESC（ElectronicStabilityProgram）。除此之外，国内外的学者也对车辆稳定性控制进行了大量研究。控制车辆稳定性一般依靠主动转向，差动制动或者二者协调控制，主动转向系统通过控制车辆的前轮转向角来控制车轮的侧向力，改善车辆侧向稳定性；差
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于模型预测控制的智能车辆主动避撞控制研究[J]. 任玥,郑玲,张巍,杨威,熊周兵. 汽车工程. 2019(04)
[2]基于SPSS统计分析的交通事故现状研究[J]. 闫生栋,周帅鹏. 现代商贸工业. 2019(13)
[3]自动紧急制动(AEB)技术的研究与进展[J]. 何仁,冯海鹏. 汽车安全与节能学报. 2019(01)
[4]制动与转向协调动作的车辆避撞控制研究[J]. 袁伟,蒋拯民,郭应时. 中国公路学报. 2019(01)
[5]汽车正面耐碰撞性有限元仿真分析[J]. 郑何妍,卢耀辉,张德文,赵智堂,刘俊杰. 重庆理工大学学报(自然科学). 2018(02)
[6]基于极限车速的车辆稳定性控制研究[J]. 金辉,李世杰. 汽车工程. 2018(01)
[7]汽车主动安全系统——电子稳定程序ESP[J]. 陈天殷. 轻型汽车技术. 2015(08)
[8]汽车前向主动报警/避撞策略[J]. 裴晓飞,齐志权,王保锋,刘昭度. 吉林大学学报(工学版). 2014(03)
[9]汽车主动安全技术现状及发展趋势[J]. 彭金栓,徐磊,邵毅明. 公路与汽运. 2014(01)
[10]一种分布式驱动电动汽车操纵稳定性控制算法[J]. 冯冲,丁能根,何勇灵. 汽车工程. 2014(02)
硕士论文
[1]追尾碰撞的汽车稳定性及控制策略研究[D]. 赵锋.南京航空航天大学 2016
本文编号：2943168
【文章来源】： 王星宇 吉林大学
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
碰撞导致车辆失去控制汽车的安全措施主要分为主动安全措施和被动安全措施，主动安全措施包括
第1章绪论5图1.2大众MKB多重防撞系统国内对车辆碰撞领域的研究集中在车辆碰撞事故的恢复工作、碰撞后车辆的结构变化以及驾驶员和乘客的保护措施。碰撞事故的恢复工作在交通事故的定责中应用的较多，首先根据真实的事故数据，利用仿真软件对数据进行拟合，以获得碰撞发生前后两车的行驶状态，再根据相关法律法规认定交通事故的主要责任方。文献[28]利用Pc-Crach进行车辆侧滑事故的再现研究，对两辆车碰撞前、碰撞过程中以及碰撞后的运动进行了再现[28]。对碰撞后车辆的结构变化以及驾驶员和乘客的保护措施的研究一般用作车辆被动保护领域。文献[29]针对车辆正面碰撞过程中的被动安全性能进行了分析研究，建立了某型整车有限元模型，利用LS-DYNA软件进行有限元分析，对汽车的结构耐撞性进行了综合评价，并研究了汽车吸能部件对碰撞结果的影响[29]。文献[30]对汽车在低速下的碰撞性能进行了研究，采用RCAR低速碰撞试验与评价方法，分别从碰撞能量计算，吸能弹簧单元和吸能盒结构设计等方面对车辆碰撞性能设计过程进行了阐述[30]。国内对车辆碰后控制的研究较少主要因为车辆碰撞实验资金耗费高且危险系数大，但是可以通过前期的仿真试验为后期实车实验提供参考，降低资金耗费。1.2.2车辆稳定性控制研究现状最早的车辆稳定性控制源自于博世公司，其在1986年将ABS（Anti-lockBrakingSystem，制动防抱死系统）和TCS（TractionControlSystem，牵引力控制系统）控制相结合，并应用于梅赛德斯S级轿车上[31]。ABS和TCS分别作用于车辆减速和加速时，他们通过控制车轮的纵向滑移率来防止车轮抱死或者打滑，提高了车辆在加减速时的稳定性，但针对车辆驱动/制动转弯，或者高速转弯情况
吉林大学硕士学位论文6却无能为力[32-33]。博世公司在1995年提出了VDC（VehicleRunningDynamicControlSystem，车辆行驶动态控制系统），后称ESP（ElectronicStabilityProgram，车身电子稳定系统）。它的ECU接受来自方向盘转角传感器、油门踏板传感器、制动轮缸压力传感器的数据来判断驾驶员的驾驶意图，当车辆的实际状态与理想状态出现差别时，ECU会进行决策并利用差动制动的方式来形成横摆力矩，通过将横摆力矩在车轮上分配，使车辆始终跟随理想状态行驶，保证车辆的行驶稳定性[34]。图1.3ESP通过制动干扰实现偏航控制。当汽车转向不足时，由于横向抓地力不足，难以使汽车沿驾驶员所期望的那样转向。在这种情况下，ESP可通过两种方式帮助驾驶员，减小发动机扭矩以减小车轮牵引力并增加横向抓地力，并且控制内侧前轮和后轮单独或者一同制动（图1.3中的bF），从而产生补偿横摆扭矩，使汽车可以正常的转向。当转向过度时，发动机扭矩会降低，外前轮胎和外后轮胎会单独或者一同制动，以产生补偿扭矩，从而避免车辆过度转向[35]。在博世公司提出ESP之后，各大厂家也纷纷跟进做出自家的稳定性控制系统，如丰田提出的VSC（VehicleStabilityControl）大陆电子提出的ESC（ElectronicStabilityProgram）。除此之外，国内外的学者也对车辆稳定性控制进行了大量研究。控制车辆稳定性一般依靠主动转向，差动制动或者二者协调控制，主动转向系统通过控制车辆的前轮转向角来控制车轮的侧向力，改善车辆侧向稳定性；差
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于模型预测控制的智能车辆主动避撞控制研究[J]. 任玥,郑玲,张巍,杨威,熊周兵. 汽车工程. 2019(04)
[2]基于SPSS统计分析的交通事故现状研究[J]. 闫生栋,周帅鹏. 现代商贸工业. 2019(13)
[3]自动紧急制动(AEB)技术的研究与进展[J]. 何仁,冯海鹏. 汽车安全与节能学报. 2019(01)
[4]制动与转向协调动作的车辆避撞控制研究[J]. 袁伟,蒋拯民,郭应时. 中国公路学报. 2019(01)
[5]汽车正面耐碰撞性有限元仿真分析[J]. 郑何妍,卢耀辉,张德文,赵智堂,刘俊杰. 重庆理工大学学报(自然科学). 2018(02)
[6]基于极限车速的车辆稳定性控制研究[J]. 金辉,李世杰. 汽车工程. 2018(01)
[7]汽车主动安全系统——电子稳定程序ESP[J]. 陈天殷. 轻型汽车技术. 2015(08)
[8]汽车前向主动报警/避撞策略[J]. 裴晓飞,齐志权,王保锋,刘昭度. 吉林大学学报(工学版). 2014(03)
[9]汽车主动安全技术现状及发展趋势[J]. 彭金栓,徐磊,邵毅明. 公路与汽运. 2014(01)
[10]一种分布式驱动电动汽车操纵稳定性控制算法[J]. 冯冲,丁能根,何勇灵. 汽车工程. 2014(02)
硕士论文
[1]追尾碰撞的汽车稳定性及控制策略研究[D]. 赵锋.南京航空航天大学 2016
本文编号：2943168
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