汽车侧翻双飞轮控制方法研究

论文摘要

汽车侧翻是常见的交通事故,严重地威胁到了人们的财产和人身安全。有效地控制汽车行进过程中侧翻事故的发生是人们长期以来一直关注和研究的课题,也是迫切需要解决的问题。本文在阅读国内外汽车侧翻和飞轮储能方面相关文献的基础上,建立了三自由度汽车侧翻模型,将此模型在Simulink下进行仿真,提取了汽车侧翻过程中的主要参数,并对侧翻过程中汽车侧倾角和侧倾力矩的变化与大小对汽车侧翻的影响进行了分析。此后结合汽车侧翻过程的仿真分析,采用直接输入最大转矩控制算法,PID控制算法,模糊控制算法分别进行了汽车三种控制算法下的控制仿真,并对三种不同控制算法所获得的控制效果和所需的控制力矩进行了对比分析,分析了三种控制方法在控制汽车侧翻过程中的优缺点,得出结论认为:三种控制算法中,PID控制算法控制的效果最好,模糊控制的控制阈值最大,直接输入最大转矩控制方法的最高转速和控制力矩最小。本文最后在侧翻仿真及侧翻控制仿真及分析的基础上,采用双飞轮控制侧翻的思想,设计防汽车侧翻控制的双飞轮系统,并拟定控制所用飞轮的转速、尺寸、质量等参数。并且在此基础上采用有限元技术对设计的飞轮进行强度校核。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景、研究目的及意义
• 1.2 国内外研究发展现状
• 1.2.1 汽车侧翻控制
• 1.2.2 飞轮储能技术的国内外研究现状
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第二章 汽车侧翻控制系统及主要技术
• 2.1 双飞轮侧翻控制原理
• 2.2 汽车侧翻双飞轮控制方案
• 2.3 汽车侧翻主要技术参数
• 2.4 主要技术
• 2.4.1 仿真技术
• 2.4.2 PID 控制
• 2.4.3 模糊控制
• 2.4.4 数字仿真软件MATLAB/Simulink 简介
• 2.5 本章小结
• 第三章 汽车三自由度侧翻模型与仿真
• 3.1 三自由度侧翻模型
• 3.1.1 三自由度侧翻简化模型
• 3.1.2 三自由度侧翻数学模型
• 3.2 汽车侧翻双飞轮的 Simulink 仿真
• 3.2.1 建立Simulink 模型
• 3.2.2 运行仿真与结果分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 双飞轮侧翻控制方法
• 4.1 双飞轮系统的设计
• 4.2 直接输入最大转矩控制方法
• 4.2.1 直接输入最大转矩控制思想
• 4.2.2 控制效果
• 4.3 PID 控制方法
• 4.3.1 侧翻全程PID 控制
• 4.3.2 带控制阈值的侧翻PID 控制
• 4.4 模糊控制方法
• 4.4.1 模糊控制理论
• 4.4.2 侧翻全程模糊控制
• 4.4.3 带控制阈值的模糊控制
• 4.5 几种不同控制方法的比较分析
• 4.5.1 最高转速的比较
• 4.5.2 最大控制转矩和控制控制阈值的比较
• 4.6 本章小结
• 第五章 飞轮转子的设计
• 5.1 飞轮设计
• 5.1.1 飞轮转子的设计指标
• 5.1.2 飞轮转子形状的选取
• 5.1.3 飞轮的转动惯量计算
• 5.1.4 飞轮转子强度校核
• 5.2 飞轮系统的其他技术
• 5.2.1 电机的选取
• 5.2.2 飞轮的容器
• 5.2.3 轴承
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文