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三轴全轮转向车辆水平集成控制研究

兵工学报 2016年第2期37卷 203-210页

作者：刘维平袁磊刘西侠装甲兵工程学院机械工程系北京100072

为提高三轴全轮转向车辆高速操纵稳定性,提出了全轮转向和横摆力矩的水平集成控制方法,分别设计上层协调控制器以及下层执行控制器。基于建立的18自由度车辆模型、轮胎载荷分配模型和Dugoff非线性轮胎模型,对车辆低附着路面转向和紧急... 详细信息

为提高三轴全轮转向车辆高速操纵稳定性,提出了全轮转向和横摆力矩的水平集成控制方法,分别设计上层协调控制器以及下层执行控制器。基于建立的18自由度车辆模型、轮胎载荷分配模型和Dugoff非线性轮胎模型,对车辆低附着路面转向和紧急避障转向工况进行了仿真研究。仿真结果表明:设计的水平集成控制器可以较为显著地提高车辆的操纵稳定性和主动安全性,能够实现对理想模型的良好跟踪。

关键词：兵器科学与技术三轴车辆全轮转向横摆力矩水平集成控制

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三轴应急救援车辆主动悬挂解耦控制研究

三轴应急救援车辆主动悬挂解耦控制研究

作者：靳佩龙燕山大学

学位级别：硕士

作为一个幅员辽阔的超级大国,我国的地质情况复杂,各种地质灾害种类齐全且多发;由于一些经常发生灾害的偏远地区的基础建设情况不太完善,给应急救援车辆提出了较高的要求。为了保证车辆在复杂的路况下能够拥有较高的平顺性,急需一种新... 详细信息

作为一个幅员辽阔的超级大国,我国的地质情况复杂,各种地质灾害种类齐全且多发;由于一些经常发生灾害的偏远地区的基础建设情况不太完善,给应急救援车辆提出了较高的要求。为了保证车辆在复杂的路况下能够拥有较高的平顺性,急需一种新型的主动悬挂应急救援车辆,三轴车辆的主动悬挂控制方法的研究具有重要意义。本文结合国家重点研发计划课题“高机动应急救援车辆(含消防车辆)专用底盘及悬挂关键技术研究”(项目编号:2016YFC0802902),为了提高三轴应急救援车辆的平顺性和操纵稳定性,设计主动悬挂系统的解耦控制器。本文的主要研究内容包括:首先,简单概述了悬挂系统的各种分类及其相关国内外研究现状,提出了本文的主要研究内容;其次,建立了三轴应急救援车辆的互联油气悬挂系统的模型,进行了蓄能器、阻尼孔、液压缸的相关计算;再次建立了悬挂的相关动力学公式和状态方程,进行了微分几何算法的相关介绍和计算,根据解耦之后的方程利用LQR方法,计算得到控制器的控制参数;然后,在软件MATLAB/Simulink中建立相关的路面激励模型、被动油气悬挂模型、相关的互联油气悬挂模型、基于微分几何解耦的主动悬挂模型,后进行仿真,着重分析三轴车辆的车身质心的垂向加速度、俯仰加速度及侧倾加速度,对主动悬挂、互联油气悬挂和普通油气悬挂进行对比分析。最后进行实车试验,先介绍车辆的机械结构、液压系统及相关信号采集和处理系统,介绍了路面试验平台,进行主动悬挂及互联油气悬挂的对比试验,验证了反馈线性化及LQR控制方法可以有效的提高车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。

关键词：三轴车辆微分几何解耦主动悬挂 LQR MATLAB/Simulink仿真试验验证

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三轴全轮转向车辆模型跟踪控制方法对比

装甲兵工程学院学报 2015年第6期29卷 29-33页

作者：刘维平袁磊刘西侠姚新民莫伟锋装甲兵工程学院机械工程系北京100072 装甲兵工程学院科研部北京100072

针对三轴车辆全轮转向理想模型跟踪控制器的设计问题,基于提出的车辆转向理想模型设计了2种理想模型跟踪控制器,以实现对车辆理想质心侧偏角和横摆角速度的跟踪。基于建立的整车数学模型,分别在线性域和非线性域,仿真分析了2种理想模型... 详细信息

针对三轴车辆全轮转向理想模型跟踪控制器的设计问题,基于提出的车辆转向理想模型设计了2种理想模型跟踪控制器,以实现对车辆理想质心侧偏角和横摆角速度的跟踪。基于建立的整车数学模型,分别在线性域和非线性域,仿真分析了2种理想模型跟踪控制器的控制效果。结果表明:最优控制仅在线性域有较好的跟踪效果,而模糊控制在线性域和非线性域的跟踪效果都较好。

关键词：三轴车辆全轮转向模型跟踪

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不同转向模式的多轴转向车辆性能分析

公路交通科技 2008年第12期25卷 184-187页

作者：王树凤张俊友李华师柴山山东理工大学交通与车辆工程学院山东淄博255049

为解决重型车辆转向时的低速机动性和高速稳定性的问题,提出了多轴动态转向技术,并以三轴车辆为研究对象进行分析。首先建立多轴转向的二自由度车辆模型以及运动微分方程,为提高车辆的稳定性,以零质心侧偏角为目标,推导各轴间的转角比... 详细信息

为解决重型车辆转向时的低速机动性和高速稳定性的问题,提出了多轴动态转向技术,并以三轴车辆为研究对象进行分析。首先建立多轴转向的二自由度车辆模型以及运动微分方程,为提高车辆的稳定性,以零质心侧偏角为目标,推导各轴间的转角比例系数及有关的状态空间矩阵、传递函数,使用MATLAB软件对不同转向模式下的操纵稳定性进行了稳态响应、瞬态响应以及频域响应的仿真。通过分析比较,说明采用多轴动态转向技术,车辆在转向时具有低速机动性高、高速稳定性好的特点。

关键词：汽车工程三轴车辆多轴动态转向不同转向模式转向性能

基于虚拟样机技术的多轴转向车辆建模与仿真分析

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机械设计与制造 2013年第3期 123-125页

作者：张俊友贺翠华山东理工大学交通与车辆工程学院山东淄博255049

为提高目前多轴转向车辆模型的精确度,以三轴车辆为研究对象,利用虚拟样机技术,在ADAMS/CAR中建立了三轴全轮转向车辆的动力学模型,依据三轴全轮转向车辆的零质心侧偏角转角控制策略,对全轮转向进行了相应设置。为验证车辆的操纵稳定性... 详细信息

为提高目前多轴转向车辆模型的精确度,以三轴车辆为研究对象,利用虚拟样机技术,在ADAMS/CAR中建立了三轴全轮转向车辆的动力学模型,依据三轴全轮转向车辆的零质心侧偏角转角控制策略,对全轮转向进行了相应设置。为验证车辆的操纵稳定性能,对其进行了仿真分析,主要考查其在低速大转角和高速小转角行驶情况下的响应特性,并与传统的前轮转向车辆进行了对比,结果表明全轮转向车辆在低速转弯时机动性高,中高速转向时稳定性好。

关键词：三轴车辆全轮转向操纵稳定性虚拟样机技术

基于接地压力的三轴重载车辆行驶平顺性控制研究

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基于接地压力的三轴重载车辆行驶平顺性控制研究

作者：刘振华燕山大学

学位级别：硕士

我国自然灾害频发,救援路况通常复杂且恶劣,因此对特种救援车辆提出了更高的要求。目前救援车辆普遍采用的被动悬挂对恶劣路况下车辆行驶平顺性难以满足上述需求,所以研究具有主动悬挂的救援车辆以提高车辆行驶平顺性,对提高救援能力具... 详细信息

我国自然灾害频发,救援路况通常复杂且恶劣,因此对特种救援车辆提出了更高的要求。目前救援车辆普遍采用的被动悬挂对恶劣路况下车辆行驶平顺性难以满足上述需求,所以研究具有主动悬挂的救援车辆以提高车辆行驶平顺性,对提高救援能力具有重要的理论意义与实际应用价值。本文结合国家重点研发计划课题“高机动应急救援车辆（含消防车辆）专用底盘及悬挂关键技术研究”（项目编号2016YFC0802902）,研究车辆行驶过程中,控制主动悬挂合理分配各轮胎与地面的接触力,提出基于接地压力的主动悬挂控制策略,提高三轴应急救援车辆行驶平顺性。本文首先提出一种基于压差法的接地压力测量新方法,即根据测量的油缸大小腔压力差推导与接地压力的关系,针对该测量方法中的油缸摩擦力问题,建立Stribeck摩擦非线性模型,并利用遗传算法对摩擦参数进行辨识以得到精确的接地压力数据;其次针对悬挂系统的单个阀控非对称液压缸系统,通过建立液压弹簧刚度模型和阀控缸模型,利用状态反馈对四阶非线性阀控缸系统进行线性化处理,将线性化的模型进行滑模变结构控制,利用仿真工具研究基于反馈线性化的滑模控制的阀控缸力跟踪控制;然后建立随机路面、凸包路面激励模型和整车九自由度主被动悬挂模型,根据悬挂控制目标和行驶平顺性评价指标,提出保持接地比压恒定的控制目标,建立基于接地压力的控制方法,仿真结果显示本方法相比于被动悬挂,有效的提高了车辆行驶平顺性;最后,对基于反馈线性化的滑模变结构阀控缸力追踪控制和基于接地压力的车辆行驶平顺性控制进行了试验,试验结果显示车辆行驶平顺性评价指标车辆质心加速度均方根下降45.3%,有效的提高了车辆行驶平顺性,极大地改善了应急救援车辆的通过性和救援能力。

关键词：三轴车辆主动悬挂行驶平顺性接地压力滑模控制

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大型重载车辆侧翻预警检测系统研究

大型重载车辆侧翻预警检测系统研究

作者：陈胡五邑大学

学位级别：硕士

大型车辆如重型泥头车等在转弯时,由于车速过快导致的侧翻现象已成为此类车辆安全行驶中不可忽略的安全问题,如何降低大型车辆的侧翻已成为降低人民群众财产损失、确保安全的热点问题之一。本文针对大型重载车辆侧翻预警检测技术展开研... 详细信息

大型车辆如重型泥头车等在转弯时,由于车速过快导致的侧翻现象已成为此类车辆安全行驶中不可忽略的安全问题,如何降低大型车辆的侧翻已成为降低人民群众财产损失、确保安全的热点问题之一。本文针对大型重载车辆侧翻预警检测技术展开研究,以三轴式车型作为研究对象,提出了一种以横向载荷转移率（LTR）作为阈值指标判别式,通过车辆动态信号参数评判侧翻是否发生的预警方法。结合虚拟仪器技术特点,开发出一套研究大型三轴车辆侧翻问题的在线预警检测系统,其中涉及到的关键内容:建立三轴式车辆侧翻数学模型、确定准确反映侧翻状态阈值指标、搭建测试实验平台及验证检测预警系统可靠性。首先,为保证侧翻检测系统能够准确反映车辆运行时参数状态,论文在二自由度汽车模型上,基于三轴车辆自身特点建立反映三轴车辆的三自由度车辆侧翻数学模型。并将MATLAB/Simulink软件与Truck Sim软件联合使用进行理论仿真,采用模拟驾驶员方案研究模拟车辆在阶跃工况和双移线工况下运行,参照行业测试标准规定内容实验,经过对侧向加速度、侧倾角、质心侧偏角和横摆角速度曲线图分析,确定建立的三自由度侧翻模型能准确反映出三轴车辆的稳定性能。其次,选取开、闭环测试工况,从理论方面分析影响三轴车辆平稳运行的关键因素,提出将横向载荷转移率作为代表的阈值判别指标,并对比分析各阈值指标存在的优缺点,确立了以阈值推导公式三为三轴车辆侧翻状态评价的阈值指标。并搭建了三轴车辆侧翻预警检测平台,利用白金汉定理缩放验证了建立的比例模型车可以反映出与仿真测试模型车的相关动力学特性。最后,在建立的大型重载车辆侧翻预警检测系统下,对比例模型车展开实车测试实验,结果表明:在无侧翻状态发生时,各项数据指标正常,LTR峰值低于设定的预警指标值,不发生侧翻预警;在侧翻状态发生时,LTR值检测模块曲线轨迹走势正常,正确反映出车辆行驶侧翻状态。同时,设计编写的预警检测系统在实车模拟实验下能顺利完成对侧翻数据参数的处理、显示和上传等功能,也为侧翻实验数据的跨平台储存、分享,提供了参考和借鉴。

关键词：三轴车辆虚拟仪器侧翻预警横向载荷转移率

基于车前路面信息的车辆主动悬挂控制策略研究

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基于车前路面信息的车辆主动悬挂控制策略研究

作者：高浩燕山大学

学位级别：硕士

悬挂系统性能决定着车辆的稳定性、舒适性和安全性。应急救援车辆由于其特殊的工作性质和复杂的工作环境,对悬挂系统性能有较高的要求。相比于被动悬挂,主动悬挂能够根据控制策略的要求实时调节悬挂参数,从而提高应急救援车辆在复杂路... 详细信息

悬挂系统性能决定着车辆的稳定性、舒适性和安全性。应急救援车辆由于其特殊的工作性质和复杂的工作环境,对悬挂系统性能有较高的要求。相比于被动悬挂,主动悬挂能够根据控制策略的要求实时调节悬挂参数,从而提高应急救援车辆在复杂路况下的行驶平顺性。本文结合国家重点研发计划课题“高机动应急救援车辆（含消防车辆）专用底盘及悬挂关键技术研究”,以提高三轴应急救援车辆的行驶平顺性为目标,对车前路面信息的获取方法和结合车前路面信息的主动悬挂控制策略展开研究。本文主要研究工作如下:设计了车前地形扫描系统,提出了构建车前地形模型并从中提取车辆行驶轨迹上路面高程信息的方法。为提高路面高程精度,对其进行了插值处理,建立了可作为主动悬挂控制中系统输入的路面模型。建立了三轴应急救援车辆主动悬挂系统动力学模型。设计了结合车前路面信息的车辆主动悬挂最优预瞄控制器和显式模型预测预瞄控制器。通过仿真验证了两种预瞄控制器均可有效地改善悬挂系统的性能,其中显式模型预测预瞄控制方法的控制效果相对较好,大幅提高了车辆的行驶平顺性。对试验场地中的凸块路面进行了车前地形模型构建试验。根据试验结果建立了可用于主动悬挂控制的路面测量模型,并将路面测量模型和理论模型分别作为路面输入,对整车主动悬挂系统进行了显式模型预测预瞄控制仿真。结果表明,本文提出的基于车前路面信息的主动悬挂控制策略在冲击性较大的凸块路面下仍能有效提高车辆的行驶平顺性,且车前地形扫描系统的路面测量误差对控制效果的影响较小。

关键词：三轴车辆主动悬挂路面模型预瞄控制显式模型预测控制