论文题目: 汽车稳定性控制虚拟样车及硬件在环仿真研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 车辆工程
作者: 宋正华
导师: 陈南
关键词: 四轮转向,操纵稳定性,车辆稳定性控制,硬件在环仿真,系统
文献来源: 东南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 四轮转向(4WS-Four Wheel Steering)和车辆稳定性控制(VSC-Vehicle Stability Control)是两种新型的主动安全控制技术,是主动底盘控制技术的重要组成部分,它们的有机结合将会改善和提高车辆的机动灵活性能、操纵性能和稳定性能,对于预防事故的发生有着非常重要的意义。本文基于虚拟样机技术,研究了四轮转向系统和车辆稳定性控制系统的动力学响应。此外,进行了基于dSPACE系统和车辆实车平台的4WS系统的硬件在环仿真的研究。全文包括以下几个方面的内容:1.介绍四轮转向系统及车辆稳定性控制系统的研究现状,以及工作原理和特点。2.介绍了多体动力学的研究方法以及ADAMS和MATLAB/Simulink软件的联合仿真分析方法。3.推导了二自由度的4WS和4WS+VSC车辆系统的动力学数学模型。在车辆数学模型的基础上,利用最优控制理论的线性二次型最优控制方法,以横摆角速度和质心侧偏角作为控制变量,推导出了最优线性反馈系数K ,绘制了控制框图。4.参照试验台整车模型,在ADAMS/View中建立了整车系统的虚拟样机模型,在MATLAB/Simulink中建构了控制系统的仿真框图,并通过ADAMS与MATLAB联合仿真技术实现了多体动力学系统与控制系统闭环控制的协同仿真。5.通过协同仿真比较了车辆虚拟模型在不同控制算法、不同的控制器参数对整车系统操纵稳定性能的影响。另外,还比较了车辆在最优控制算法下,不同车辆结构参数对整车操纵稳定性能的影响。6.基于dSPACE系统和车辆试验台架,进行了车辆的硬件在环仿真。将ADAMS虚拟样机试验仿真同硬件在环仿真相结合,利用硬件在环仿真试验所测得的方向盘转角作为ADAMS中整车虚拟样机的控制输入,并比较了两种试验的动力学响应特性。另外利用硬件在环仿真试验所测得的方向盘转角和后轮转角作为ADAMS中整车虚拟样机的控制输入,近似地模拟了硬件在环仿真中车辆的行驶轨迹。通过协同仿真分析可以看出,四轮转向系统与车辆稳定性控制系统的有机结合,其各评价指标均有了较大幅度改善,能够有效地提高车辆的操纵稳定性。将ADAMS中虚拟样机试验仿真同车辆的硬件在环仿真相结合,可以用ADAMS中的虚拟样机模型近似模拟出硬件在环仿真车辆的行驶状况。
论文目录:
摘要
Abstracts
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 四轮转向控制和车辆稳定性控制研究概况和意义
1.2.1 研究四轮转向控制和车辆稳定性控制的意义
1.2.2 四轮转向控制和车辆稳定性控制的研究概况
1.3 4WS 和VSC 系统的原理及特点
1.3.1 4WS 系统的原理和特点
1.3.2 VSC 系统的原理和特点
1.4 本文研究内容
第二章 多体动力学基础和仿真环境简介
2.1 多体系统动力学简介
2.2 软件介绍
2.2.1 ADAMS 软件介绍
2.2.2 MATLAB/Simulink 软件介绍
2.2.3 ADAMS 与MATLAB/Simulink 联合仿真
2.3 本章小结
第三章 车辆动力学系统数学模型及最优控制方法
3.1 引言
3.2 二自由度的4WS 车辆动力学模型
3.3 二自由度的4WS+VSC 系统车辆模型
3.4 车辆动力学控制的最优控制方法
3.4.1 最优控制问题的数学描述
3.4.2 车辆动力学的最优控制方法
3.5 本章小结
第四章 整车虚拟样机的建模
4.1 引言
4.2 整车虚拟样机模型
4.2.1 整车参数及结构
4.2.2 前悬架结构及其动力学建模
4.2.3 前转向机构及其动力学模型
4.2.4 后转向机构及其动力学模型
4.2.5 后悬架结构及动力学模型
4.2.6 轮胎模型
4.3 本章小结
第五章 汽车稳定性控制虚拟样机仿真
5.1 引言
5.2 操纵稳定性试验
5.2.1 方向盘转角阶跃输入试验
5.2.2 单移线试验
5.3 控制器参数对汽车操纵稳定性的影响
5.3.1 FWS+VSC 系统仿真比较
5.3.2 4WS+VSC 系统仿真比较
5.4 车辆结构参数对整车操纵稳定性的影响
5.4.1 整车质量对操纵稳定性的影响
5.4.2 质心位置对对操纵稳定性的影响
5.4.3 悬架参数对操纵稳定性的影响
5.5 本章小结
第六章 硬件在环仿真
6.1 引言
6.2 基于DSPACE 系统的硬件在环仿真
6.2.1 dSPACE 系统概述
6.2.2 ControlDesk 软件简介
6.2.3 硬件在环仿真系统组成
6.2.4 硬件在环仿真系统设计思路及其控制过程
6.2.5 4WS 车辆硬件在环仿真
6.3 本章小结
第七章 结论与展望
参考文献
作者简介
附录A 轮胎特性文件
附录B 道路特性文件
致谢
发布时间: 2007-06-11
参考文献
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