论文题目: 半挂汽车列车横摆动力学仿真及控制策略研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 载运工具运用工程
作者: 刘宏飞
导师: 许洪国
关键词: 半挂汽车列车,横向摆振,控制策略,模型试验,非线性系统,线性化,轨迹跟踪控制,仿真
文献来源: 吉林大学
发表年度: 2005
论文摘要: 汽车列车是经济、方便、快捷的运输工具。汽车列车高速行驶时的横向振子运动是汽车列车行驶稳定性及主动安全性的重要内容。为了深入研究汽车列车横向摆振产生机理,本文应用车辆动力学原理,对列车系统进行了动力学和运动学分析,建立了汽车列车横向稳定性数学模型,进而探索了汽车列车使用参数和结构参数对其行驶稳定性的影响,并进行了参数优化分析。结合横向摆振实际问题的特点和要求,本文提出了采用半主动控制来改善横向稳定性的控制策略。该控制方式具有易于实现、便于操作的特点。通过计算机仿真,证明了该方法能够快速、有效地衰减横摆振幅,并使之快速趋于稳态。运输重载化、列车化在提高经济效益的同时,也对机动性提出了更高要求。本文在分析国内外对汽车列车轨迹跟踪问题研究成果的同时,对汽车列车倒车轨迹跟踪控制策略进行了研究,建立了汽车列车运动的非线性模型,并通过坐标变换使之线性化;构建了汽车列车轨迹跟踪控制器,并对汽车列车轨迹跟踪控制策略进行仿真验证。本文采用模型试验与计算机仿真相结合的办法,验证了数学模型的模型行为和试验行为具有很好的一致性。本文采用RS-485 串行通讯实现对电机的变频调速,从而模拟实际车况下的各种车速变化,以遥控操作完成模拟路面上的“蛇行”工况和“惰行”工况试验。并进行了模型车在不同车速、不同结构参数和使用参数下的一系列模拟试验,阐明了产生横向摆振的原因和规律,以期为汽车列车的设计和使用提供有益的参考。
论文目录:
第一章 绪论
1.1 研究课题的提出
1.2 课题的研究现状
1.2.1 汽车列车横向摆振国内外研究现状
1.2.2 汽车列车倒车控制策略的研究
1.3 多体动力学的发展及其在汽车领域的应用
1.3.1 动力学分析方法
1.3.2 仿真软件
1.4 汽车列车横向稳定技术
1.4.1 AdvanceTrac系统
1.4.2 车辆动力学稳定控制系统
1.4.3 汽车横向摆动显示和控制系统
1.4.4 主动侧倾技术(ARC)
1.4.5 车道横向偏离警示系统
1.4.6 其他
1.5 本文研究的主要内容
第二章 系统横向稳定性的理论研究与运动分析
2.1 轮胎侧偏特性
2.1.1 轮胎的坐标
2.1.2 轮胎横向鬃毛模型
2.1.3 横向轮胎稳态特性
2.2 半挂汽车列车运动模型
2.2.1 坐标系的建立
2.2.2 汽车列车运动方程组
2.3 半挂汽车列车稳态转向特性
2.4 半挂列车系统运动的动态特性
2.5 多重列车运动模型
2.5.1 基础方程
2.5.2 各构成参数
2.6 小结
第三章 半挂汽车列车闭环系统横向稳定性
3.1 引言
3.2 车辆预瞄运动学模型
3.3 基于后轮转向控制的横向稳定性分析
3.3.1 汽车列车闭环系统模型
3.3.2 后轮比例转向控制模型
3.3.3 半主动控制模型
3.4 半挂汽车列车横向操纵稳定性评价
3.4.1 评价方法及试验
3.4.2 横摆衰减
3.4.3 操纵安全及闭环评价
3.5 小结
第四章 半挂汽车列车横向动力学仿真
4.1 半挂汽车列车整车仿真参数
4.1.1 结构尺寸参数
4.1.2 质量和惯性元件参数
4.2 横向稳定性仿真试验
4.2.1 “蛇行”工况下的横向稳定性
4.2.2 “惰行”工况下的横向稳定性
4.3 结构参数和使用参数对横向稳定性的影响
4.3.1 车速对列车横向摆振的影响
4.3.2 牵引点位置对稳定性的影响
4.3.3 悬挂质心前后位置的影响
4.3.4 五轮阻尼力矩M PK 对横向摆振的影响
4.4 正交试验设计与分析
4.4.1 正交表设计
4.4.2 试验结果分析
4.5 小结
第五章 半挂列车倒车横向控制策略研究
5.1 非线性系统线性化方法
5.2 轨迹跟踪控制器
5.2.1 直线跟踪控制器设计
5.2.2 圆弧轨迹跟踪控制器
5.2.3 圆弧和直线混合路径的控制
5.3 跟踪控制器仿真
5.3.1 直线跟踪控制器仿真
5.3.2 圆弧跟踪控制器仿真
5.4 小结
第六章 相似模型试验研究
6.1 基本相似理论
6.1.1 力学相似
6.1.2 材料相似
6.1.3 初始条件、边界条件相似
6.2 相似模型试验
6.2.1 试验系统概述
6.2.2 相似准则
6.3 试验系统的控制部分
6.3.1 调速系统
6.3.2 数据采集系统
6.4 模型试验与仿真计算的相互验证分析
6.4.1 速度对横摆振幅的影响
6.4.2 半挂车轴距对横摆振幅的影响
6.5 小结
第七章 总结与研究展望
7.1 总结
7.2 研究展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的学术论文、获得的专利及奖励
致谢
摘要
ABSTRACT
发布时间: 2006-01-17
参考文献
- [1].汽车列车轴偏角对行驶性能影响分析及其检测的研究[D]. 宋年秀.吉林大学2010
- [2].基于闭环控制的半挂汽车列车行驶稳定性研究[D]. 张建国.吉林大学2010
- [3].复杂工况下半挂汽车列车侧向稳定性分析与控制研究[D]. 张思奇.东北大学2012
- [4].半挂汽车列车弯道制动行驶方向稳定性及协调控制策略研究[D]. 董金松.吉林大学2010
- [5].半挂汽车列车动态特性分析与鲁棒控制[D]. 常胜.吉林大学2011
- [6].三轴半挂汽车列车稳定性控制算法研究[D]. 房永.吉林大学2010
- [7].半挂汽车列车非线性稳定性控制研究[D]. 彭涛.吉林大学2012
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- [4].三轴半挂汽车列车稳定性控制算法研究[D]. 房永.吉林大学2010
- [5].半挂汽车列车动态特性分析与鲁棒控制[D]. 常胜.吉林大学2011
- [6].重型载货汽车底盘性能设计参数控制研究[D]. 黄朝胜.吉林大学2005
- [7].重型汽车动力学性能仿真研究与优化设计[D]. 吴碧磊.吉林大学2008
- [8].拖挂式房车列车操纵稳定性研究[D]. 韦超毅.江苏大学2008
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