半挂汽车防侧翻控制算法研究

论文摘要

半挂汽车由于重心位置高、轮距相对于车身高度过窄,在高速大幅度的转向或避障等操作时容易发生侧翻。通过调节制动力来控制半挂汽车侧翻的防侧翻技术在国外已经非常成熟,而我国在这方面的研究还处于起步阶段,因此开展这方面的研究具有重要的现实意义。本文以三轴半挂汽车作为研究对象,主要围绕半挂汽车防侧翻控制进行了研究,以半挂车的侧向加速度作为控制变量,通过给牵引车外侧车轮施加制动力来达到整车防侧翻的目的。本文提出的半挂汽车防侧翻控制算法包括转弯和转弯类型识别、防侧翻控制阈值的设定、防侧翻控制开始和结束的判定以及防侧翻控制策略。本文应用Arcsim软件分析了半挂汽车的运动特性以及主要结构参数和使用参数对半挂汽车侧倾稳定性的影响,找出了半挂汽车与普通单体商用车在运动特性上的差异,分析了影响半挂汽车侧翻的因素。本文在Matlab/Simulink环境下搭建了半挂汽车二十一自由度非线性车辆动力学仿真模型和控制器模型,分别在阶跃转向工况、鱼钩转向工况和双移线工况下进行了防侧翻控制算法的开环和闭环仿真验证,并对控制效果进行了评价,仿真结果表明控制算法在一定程度上可以有效地防止半挂汽车侧翻。

论文目录

• 内容提要
• 符号说明
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的提出
• 1.2 防侧翻控制研究现状
• 1.3 本文防侧翻控制方案
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 半挂汽车运动分析
• 2.1 半挂汽车运动分析
• 2.1.1 Arcsim 软件简介
• 2.1.2 固定车速下的半挂汽车运动分析
• 2.1.3 不同车速下的半挂汽车运动分析
• 2.2 半挂汽车参数对侧倾稳定性影响分析
• 2.2.1 半挂车质心高度
• 2.2.2 方向盘转角
• 2.3 本章小结
• 第3章 防侧翻控制算法
• 3.1 控制算法总流程图
• 3.2 转弯和转弯类型识别
• 3.3 防侧翻控制阈值的设定
• 3.4 防侧翻控制开始和结束的判定
• 3.5 防侧翻控制策略
• 3.6 本章小结
• 第4章 车辆动力学系统建模
• 4.1 模型简化假设
• 4.2 车辆坐标系
• 4.3 车辆动力学模型
• 4.3.1 制动器模型
• 4.3.2 悬架模型
• 4.3.3 轮胎模型
• 4.3.4 驾驶员模型
• 4.3.5 第五轮处的约束
• 4.3.6 整车动力学模型
• 4.4 车辆动力学离线仿真平台
• 4.5 本章小结
• 第5章 防侧翻控制算法离线仿真与分析
• 5.1 控制器模型的建立
• 5.2 仿真参数
• 5.3 仿真验证
• 5.3.1 阶跃转向工况
• 5.3.2 鱼钩转向工况
• 5.3.3 双移线工况
• 5.4 本章小结
• 第6章 全文总结与研究展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT