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基于侧倾力矩控制的铰接转向工程车辆主动安全控制研究

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基于侧倾力矩控制的铰接转向工程车辆主动安全控制研究

作者：杨超平厦门大学

学位级别：硕士

铰接转向工程车辆因具有转向半径小、作业效率高、机动性能好等优点被广泛使用,但变结构、变载荷、变质心的特点,且常作业于非结构路面,导致其稳定性较差,侧倾翻事故频频发生。以翻车保护结构(Roll-Over Protective Structure,ROPS)为... 详细信息

铰接转向工程车辆因具有转向半径小、作业效率高、机动性能好等优点被广泛使用,但变结构、变载荷、变质心的特点,且常作业于非结构路面,导致其稳定性较差,侧倾翻事故频频发生。以翻车保护结构(Roll-Over Protective Structure,ROPS)为代表的被动保护不能从根本上解决问题,实现其失稳预警及主动安全控制是最有效的方法。本文根据铰接转向工程车辆的结构特点和失稳规律,建立了失稳预警参考模型,研究了侧翻失稳预警算法,并根据陀螺的进动效应开发了基于单框架控制力矩陀螺机构的主动安全控制方法。论文的具体工作如下:(1)搭建了考虑侧倾和横摆的铰接转向工程车辆失稳预警参考模型。对铰接转向工程车辆的车体结构特性和侧向失稳过程进行分析,利用朗格朗日第二类方程建立了考虑侧倾和横摆的铰接转向工程车辆四自由度失稳预警参考模型,通过物理样机模型试验验证失稳预警参考模型的正确性。(2)完成了基于TTR动态门限值的失稳预警算法。利用前文建立的失稳预警参考模型,选取稳态余量角为失稳判断指标,建立了基于TTR(Time to rollover)动态门限值的失稳预警算法,从软件层面和硬件层面设计开发了侧翻预警控制器,利用低速和高速匀速圆周运动工况,验证了该预警算法的准确性和实时性。(3)完成了基于单框架控制力矩陀螺的主动安全控制方法。基于虚拟样机技术和模块化的设计思想,设计开发了单框架控制力矩陀螺机构,建立了包含单框架控制力矩陀螺机构和铰接转向工程车辆系统的动力学模型。制定了基于TTR侧翻预警的防侧翻控制算法,采用LMI鲁棒控制方式得到最优附加侧倾力矩,并在MATLAB中做了仿真分析,验证了控制算法的有效性。最后搭建了铰接转向工程车辆主动安全控制实验平台,在物理样机车上验证了该侧翻预警控制器可以有效的进行铰接转向工程车辆侧翻预警,并通过报警装置提醒驾驶员谨慎做,从而避免侧翻事故的发生。综上所述,本文主要研究了铰接转向工程车辆失稳预警算法及主动安全控制方法,增加了铰接转向工程车辆的稳定性与安全性。

关键词：铰接转向工程车辆失稳预警主动安全控制

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冗余执行机构电动汽车主动安全控制策略研究

冗余执行机构电动汽车主动安全控制策略研究

作者：张泽宇沈阳工业大学

学位级别：硕士

线控转向和轮毂电机技术为电动汽车的发展带来了全新的空间，四轮独立驱动独立转向（4WIS-4WID）配备的电动汽车可大幅提升整车动力学性能，同时由于系统执行机构数量大于被控对象数量，系统存在冗余问题，使得传统底盘控制方法难以适... 详细信息

线控转向和轮毂电机技术为电动汽车的发展带来了全新的空间，四轮独立驱动独立转向（4WIS-4WID）配备的电动汽车可大幅提升整车动力学性能，同时由于系统执行机构数量大于被控对象数量，系统存在冗余问题，使得传统底盘控制方法难以适应。本文在沈阳市科学计划项目“电动汽车双馈全驱差速及操纵稳定性控制关键技术研究”（F12-277-1-11）的资助下，针对执行机构冗余的特点，设计并研究了电动汽车的主动安全控制系统。首先，在MATLAB/Simulink中建立了4WIS-4WID电动汽车模型。其中包括整车动力学模型，轮胎模型以及驱动，制动，转向机构模型。并与车辆动力学仿真软件Carsim中的标准车辆模型进行了仿真对比，验证了车辆模型的有效性。其次，分析了前轮转向车辆模型的局限性，在此基础上针对4WIS-4WID电动汽车存在冗余执行机构的特点，设计汽车主动安全控制系统，系统采用分层结构自上而下控制与路面附着系数反馈相结合的方式，在跟踪驾驶员意图的同时，保证了系统在特殊工况以及突发情况下对车辆进行必要的干预。系统上层由驾驶员意图辨识模块和整车动力学控制器组成，通过理想二自由度车辆模型将驾驶员的输入转换为车辆运行所需要的纵向速度，侧向速度和横摆角度，并通过非线性系统精确线性化和前馈补偿的方式，输出整车运行所需的纵向合力，侧向合力和横摆合力矩给定。系统下层为轮胎力分配控制层，采用二次规划的方法，以最小化跟踪整车动力学控制器输出误差和执行机构输出为目标，以多边形逼近轮胎摩擦圆约束为约束，分配四轮纵向合力和侧向合力。同时，利用轮毂电机转矩可测的特点，在控制力矩的同时反馈路面附着系数，使系统适应特殊工况。最后，分析了两种使控制系统失效的工况，对控制系统进行了改进。在高速大转向工况下，引入消除轮胎力干涉的目标函数，使轮胎力的利用率达到最佳。在某一执行机构出现故障时，通过对故障进行评估并利用执行机构冗余的特点，对系统可控状态进行重构，使系统重新实现对车辆的有效控制。

关键词：电动汽车冗余执行机构主动安全控制分层结构系统重构

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高速铁路列控系统主动安全控制的分析与思考

中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 2023年第4期 28-30页

作者：段智斌武汉局集团公司武昌南机务段汉口动车作用车间湖北武汉430000

相比于传统型交通工具而言,运量大、环保与节能属于高速铁路最大的优势,也可将其视为环保型与可持续型运行的一种交通运输模式。在日益加快列车行驶速度的今日,本文基于提高高速铁路运行安全性的要求,与汽车行业所提出的主动安全思想相... 详细信息

相比于传统型交通工具而言,运量大、环保与节能属于高速铁路最大的优势,也可将其视为环保型与可持续型运行的一种交通运输模式。在日益加快列车行驶速度的今日,本文基于提高高速铁路运行安全性的要求,与汽车行业所提出的主动安全思想相融合,提出主动安全控制高速铁路列控系统的相关建议,以求可预防安全事故的发生,为高速铁路的和谐建设、长远发展发挥出一定的经济与社会价值。

关键词：高速铁路列控系统主动安全控制

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直臂高空作业车主动安全控制技术研究

建设机械技术与管理 2017年第11期30卷 58-59页

作者：张海燕仇文宁安淑女江苏建筑职业技术学院

针对直臂高空作业车的工作特点和其控制系统的模式,基于实际使用工况进行分析,就整车安全检测功能和主动安全控制功能进行研究,运用传感技术、计算机技术、CAN总线通信技术等多项技术,探讨多种工况的管理及控制方案,保证高空作业车安全性。

关键词：高空作业车安全状态检测主动安全控制

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基于ADAMS的车辆主动安全控制的综述

基于ADAMS的车辆主动安全控制的综述

第十一届沈阳科学学术年会暨中国汽车产业集聚区发展与合作论坛

作者：王亚楠丁惜瀛王春强李琳沈阳工业大学

机械系统动力学自动分析软件ADAMS采用多刚体系统动力学理论中的拉格朗日方程方法,可建立车辆系统的动力学方程,并对所建模型进行运动学、静力学、动力学分析。同时ADAMS还提供了开放性的程序结构和多种接口,可与仿真软件Matlab进行联... 详细信息

机械系统动力学自动分析软件ADAMS采用多刚体系统动力学理论中的拉格朗日方程方法,可建立车辆系统的动力学方程,并对所建模型进行运动学、静力学、动力学分析。同时ADAMS还提供了开放性的程序结构和多种接口,可与仿真软件Matlab进行联合仿真分析。本文首先对ADAMS软件的理论基础及求解方法进行简要概述,然后介绍了ADAMS在车辆主动安全控制研究上的应用,首先基于ADAMS建立车辆多体动力学模型,并对其进行车辆稳定性分析;在此基础上提出相应的主动安全控制方案,ADAMS与Matlab进行联合仿真来验证其方案的有效性。

关键词：虚拟样机 ADAMS 主动安全控制联合仿真

来源： cnki会议评论

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基于电子皮肤的机械臂主动安全控制研究

电子设计工程 2024年第14期32卷 1-5页

作者：马环洲夏信凯郭睿华武屹航闫照胜杨琨太原理工大学信息与计算机学院山西晋中030024

随着工业生产中柔性、安全性等要求的不断提高,人机交互逐渐引发行业关注。为有效提高工业机器人的工作效率与人的安全性,设计了一种接近-接触双模电子皮肤采集系统,实现人机交互检测,其可用于工业机器人装配等任务中。系统使用三个接... 详细信息

随着工业生产中柔性、安全性等要求的不断提高,人机交互逐渐引发行业关注。为有效提高工业机器人的工作效率与人的安全性,设计了一种接近-接触双模电子皮肤采集系统,实现人机交互检测,其可用于工业机器人装配等任务中。系统使用三个接近传感器,构成环形网络,实现接近感知,并通过IIC总线将数据传输至微控制器;接触感知使用3×3的柔性薄膜压力传感器阵列,并将接触传感器阵列嵌入到环形的接近传感网络中形成电子皮肤。此外,该文基于采集到的交互信息设计机械臂主动安全控制策略,并采用工业机械臂ER3B-C10进行实验,对设计的系统及安全策略进行验证,结果证明了电子皮肤数据的准确性及机械臂主动安全控制策略的可行性。

关键词：机械臂电子皮肤人机交互主动安全控制

基于大型货车内轮差事故的驾驶员主动安全控制研究

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现代农村科技 2018年第12期 104-104页

作者：崔东潍坊工程职业学院山东青州261000

据有关统计数据表明:大型货车事故占交通事故30%左右,大型货车交通事故死亡人数约占事故死亡人数总数的70%,有大型货车参与的交通事故死亡率高达43%,大型货车交通事故具有交通事故占比高、死亡人数占比高、死亡率高的特点。

关键词：大型货车内轮差事故主动安全控制

基于线性轨道涡流制动器的高速列车风致安全主动控制研究

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机械工程学报 2022年第8期58卷 195-203页

作者：张恒凌亮昌超翟婉明王开云西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031

随着高速列车轻量化、高速化的趋势发展,风致安全及其控制问题愈发关键,基于线性轨道涡流制动器的横风安全主动控制方法可为风致安全控制提供新的思路。线性轨道涡流制动器常用于铁道车辆的非粘着制动,其在工作时会在转向架构架与钢轨... 详细信息

随着高速列车轻量化、高速化的趋势发展,风致安全及其控制问题愈发关键,基于线性轨道涡流制动器的横风安全主动控制方法可为风致安全控制提供新的思路。线性轨道涡流制动器常用于铁道车辆的非粘着制动,其在工作时会在转向架构架与钢轨之间产生垂向磁吸力,利用此特性将其作为主动控制作动器,并基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立横风环境下高速列车主动安全控制动力学分析模型。结合高速列车的复杂非线性特点,采用模糊控制策略对线性轨道涡流制动器所产生的垂向磁吸力进行主动控制。研究结果表明,当强横风威胁到高速列车的安全行驶时,横风安全主动控制系统能够及时响应,降低列车迎风侧轮重减载率和转向架倾覆系数,从而提升列车的运行安全性。

关键词：高速列车横风安全线性轨道涡流制动器主动安全控制车辆-轨道耦合动力学

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自主车辆动态冲突控制可达集建模方法

系统仿真学报 2017年第8期29卷 1658-1666页

作者：曹凯刘秀芳杨旭沈鹏山东理工大学交通学院山东淄博255049

针对自主车辆主动安全控制建模问题,提出采用形式化建模与动态非合作博弈论相结合方法,研究多自主车辆动态冲突条件下轨迹追踪和碰撞躲避的控制策略。提出将系统控制划分为:轨迹追踪、碰撞躲避以及追踪与躲避切换的三种模式。考虑到自... 详细信息

针对自主车辆主动安全控制建模问题,提出采用形式化建模与动态非合作博弈论相结合方法,研究多自主车辆动态冲突条件下轨迹追踪和碰撞躲避的控制策略。提出将系统控制划分为:轨迹追踪、碰撞躲避以及追踪与躲避切换的三种模式。考虑到自主车辆这个混成系统的复杂性与轨迹追踪偏差的存在性,提出对车辆碰撞躲避预警及控制采用可达集建模。为了保证车辆轨迹追踪的稳定性,提出具有迟滞特性的追踪躲避切换算法。系统验证表明,当阈值α_1=0.05和α_2=0.08时,提出的算法使系统稳定性最佳。而且系统控制的划分发挥了独立模型的优势,降低了计算成本。

关键词：混成系统碰撞躲避主动安全控制模式切换轨迹追踪