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爆胎车辆转向系统与垂直载荷瞬态响应特征

中国公路学报 2014年第8期27卷 112-119页

作者：陈东武楠石能芳华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510640

为了降低高速行驶车辆爆胎带来的危险,分析了车辆在直线行驶中,转向轮胎爆胎后驾驶人的反应操作,结合转向系统的力学模型以及爆胎后轮胎的力学特性变化,研究了在轮胎纵向力作用下主销偏距上的转向力矩受力特性。根据整车动力学模型及爆... 详细信息

为了降低高速行驶车辆爆胎带来的危险,分析了车辆在直线行驶中,转向轮胎爆胎后驾驶人的反应操作,结合转向系统的力学模型以及爆胎后轮胎的力学特性变化,研究了在轮胎纵向力作用下主销偏距上的转向力矩受力特性。根据整车动力学模型及爆胎轮心在垂直方向的位移突变,建立了爆胎车辆垂直载荷的运动学方程。通过仿真分析得到了各轮胎垂直载荷以及车辆转向系统的瞬态响应。结果表明:驾驶人采取制动减速的方式来控制爆胎车辆的车速,有可能造成转向盘产生瞬时逆转力矩,如驾驶人无法作出即时反应,车辆偏航将不可避免。

关键词：汽车工程爆胎车辆动力学垂直载荷转向系统驾驶人行为

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爆胎车辆轮胎垂直载荷的控制

华南理工大学学报（自然科学版） 2013年第11期41卷 114-119页

作者：陈东石能芳武楠华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510640

结合七自由度整车模型及爆胎轮径向刚度的变化,建立了研究爆胎车辆各轮胎垂直载荷特性的数学模型.然后,基于该模型仿真分析了车辆爆胎后轮胎垂直载荷的重新分配.由于载荷的重新分配将严重影响车辆爆胎后的操纵稳定性,为了在爆胎后给车... 详细信息

结合七自由度整车模型及爆胎轮径向刚度的变化,建立了研究爆胎车辆各轮胎垂直载荷特性的数学模型.然后,基于该模型仿真分析了车辆爆胎后轮胎垂直载荷的重新分配.由于载荷的重新分配将严重影响车辆爆胎后的操纵稳定性,为了在爆胎后给车辆操纵稳定性控制提供理想的轮胎力学性能,提出通过各悬架提供主动控制力的方法来控制爆胎后各轮胎的垂直载荷,并采用PID控制器调节其动态响应特性.仿真结果表明,该控制系统能很快地衰减爆胎后各轮垂直载荷的震荡,精准、快速地调节爆胎后各轮胎的稳态垂直载荷至所需的大小.

关键词：爆胎垂直载荷稳定性控制悬架控制

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爆胎对牵引火炮行驶性能仿真分析

振动与冲击 2014年第19期33卷 194-198页

作者：向飞飞陈学军孙华刚楼红伟军械技术研究所石家庄050003 军械工程学院石家庄050003

为研究内支撑轮胎爆胎对火炮行驶性能的影响,由于安全性实验危险系数大,利用虚拟试验的方法来研究牵引火炮行驶过程。利用多体动力学软件建立了火炮行驶模型,模拟其行驶过程,得到了速度对其的影响,并与传统的充气轮胎进行了对比分析。... 详细信息

为研究内支撑轮胎爆胎对火炮行驶性能的影响,由于安全性实验危险系数大,利用虚拟试验的方法来研究牵引火炮行驶过程。利用多体动力学软件建立了火炮行驶模型,模拟其行驶过程,得到了速度对其的影响,并与传统的充气轮胎进行了对比分析。仿真结果表明:内支撑轮胎自身结构合理,应力分布均匀,速度对火炮侧偏性能有着重要影响,较传统充气轮胎的性能有所提高,为内支撑轮胎试验和使用提供了理论数据。在仿真结果的基础上,通过基地试验验证了仿真结果的正确性。

关键词：多体动力学仿真有限元分析内支撑轮胎爆胎

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汽车爆胎特性建模与主动制动控制策略

中国公路学报 2012年第4期25卷 147-152,158页

作者：郑宏宇宗长富刘海贞吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室吉林长春130022

为了提高汽车在突发爆胎事故时的稳定性,对爆胎汽车主动制动控制策略进行了研究。根据车轮爆胎时间与压力变化的关系,在UniTire模型基础上建立了爆胎模型;根据电子稳定性控制系统中横摆角速度及质心侧偏角对汽车稳定性影响的关系,基于... 详细信息

为了提高汽车在突发爆胎事故时的稳定性,对爆胎汽车主动制动控制策略进行了研究。根据车轮爆胎时间与压力变化的关系,在UniTire模型基础上建立了爆胎模型;根据电子稳定性控制系统中横摆角速度及质心侧偏角对汽车稳定性影响的关系,基于二自由度汽车动力学模型,通过计算汽车横摆角速度及质心侧偏角实际值与理想值的偏差,并基于线性二次型调节器最优控制方法决策出最优附加横摆力矩,从而修正爆胎后汽车的运动状态。最后通过计算机仿真对所提策略的有效性进行了验证。结果表明:主动制动控制策略可以保证爆胎过程中汽车的行驶稳定性和安全性。

关键词：汽车工程操纵稳定性计算机仿真主动制动控制算法爆胎

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爆胎汽车电动助力转向系统补偿力矩算法

吉林大学学报（工学版） 2012年第3期42卷 521-526页

作者：郑宏宇刘海贞宗长富吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室长春130022

针对电动助力转向(EPS)系统可以根据汽车运动状态和驾驶员输入自由设计助力转向力矩的特点,研究了爆胎汽车EPS系统补偿力矩算法。通过建立EPS系统模型和爆胎动力学模型,计算爆胎产生的方向盘冲击力矩,在EPS系统助力转向电流基础上加入... 详细信息

针对电动助力转向(EPS)系统可以根据汽车运动状态和驾驶员输入自由设计助力转向力矩的特点,研究了爆胎汽车EPS系统补偿力矩算法。通过建立EPS系统模型和爆胎动力学模型,计算爆胎产生的方向盘冲击力矩,在EPS系统助力转向电流基础上加入补偿电流,从而衰减冲击力矩。通过仿真试验对爆胎补偿力矩算法进行分析和验证,结果表明控制算法可以有效地对爆胎产生的方向盘冲击力矩进行补偿,减少驾驶员由于爆胎产生的不适感。

关键词：车辆工程动力学模型爆胎电动助力转向

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基于预测控制的无人驾驶车辆爆胎转向控制

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2019年第5期52卷 468-474页

作者：胡超芳曹磊赵凌雪王娜天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072 系统控制与信息处理教育部重点实验室上海200240 微光机电系统技术教育部重点实验室(天津大学) 天津300072 天津工业大学电气工程与自动化学院天津300387

针对无人驾驶车辆爆胎后的转向控制问题,考虑实时性和控制性能的要求,提出了连续时域自适应预测控制方法.爆胎使得滚动阻抗系数和侧偏刚度等轮胎参数在短时间内产生剧烈的变化,从而导致转向控制失灵,进而引起无人驾驶车辆偏离道路甚至侧... 详细信息

针对无人驾驶车辆爆胎后的转向控制问题,考虑实时性和控制性能的要求,提出了连续时域自适应预测控制方法.爆胎使得滚动阻抗系数和侧偏刚度等轮胎参数在短时间内产生剧烈的变化,从而导致转向控制失灵,进而引起无人驾驶车辆偏离道路甚至侧翻.为此,对无人驾驶车辆标称动力学模型进行反馈线性化,结合泰勒展开预测无人驾驶车辆的运动趋势.在此基础上,将爆胎引起的参数变化转化为不确定,利用模糊系统万能逼近原理,通过设计自适应模糊观测器进行在线观测.并同时考虑控制输入的饱和约束,利用连续预测控制方法设计解析控制律,以满足系统控制的实时性要求.最后,与传统非线性预测控制以及PID控制进行了仿真对比.从仿真结果可以看出,当车辆发生爆胎后,轮胎滚动阻抗系数瞬时增大了29倍、侧偏刚度瞬时降低了72%,如不施加额外的转向控制作用,无人驾驶车辆将在1 s内偏离原车道约5.5 m.而施加本文所提方法后,系统的实时性和控制性能均优于给定传统算法.一方面,与非线性预测控制和PID控制相比,所提方法计算速度提高了约150倍,计算时间缩短约50%;另一方面,在给定的控制输入饱和约束范围内,所提方法仍能够控制无人驾驶车辆在爆胎后只发生微小偏移,偏移量仅为传统算法的2.5%左右.

关键词：无人驾驶爆胎预测控制模糊观测器

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用于爆胎车辆仿真的驾驶员模型

吉林大学学报（工学版） 2012年第5期42卷 1077-1082页

作者：刘涛郭孔辉吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室长春130022

分析了驾驶员模型在汽车爆胎仿真应用中存在的问题及爆胎后车辆响应特性的变化,指出爆胎后车辆响应特性发生改变是导致驾驶员模型不能控制爆胎后汽车回到原路径的根本原因。建立了考虑爆胎后车辆左、右转向特性不对称的驾驶员模型,并进... 详细信息

分析了驾驶员模型在汽车爆胎仿真应用中存在的问题及爆胎后车辆响应特性的变化,指出爆胎后车辆响应特性发生改变是导致驾驶员模型不能控制爆胎后汽车回到原路径的根本原因。建立了考虑爆胎后车辆左、右转向特性不对称的驾驶员模型,并进行了仿真。最后在原驾驶员模型中加入状态参考器,并对不同车速下的状态参考器参数进行辨识。解决了驾驶员模型在汽车爆胎仿真中的应用问题,为进一步研究汽车爆胎后驾驶员的操作规律及爆胎后汽车的稳定性控制提供了参考。

关键词：车辆工程爆胎驾驶员模型状态参考器被动安全

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爆胎车辆轨迹控制的仿真

北京工业大学学报 2016年第8期42卷 1225-1232页

作者：于树友刘洋王菲陈虹郭洪艳吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室长春130025 吉林大学通信工程学院长春130025

为了解决高速公路爆胎车辆出现偏航的问题,进行了爆胎车辆轨迹控制的仿真研究.首先确定了爆胎车辆轨迹控制的评价指标,然后讨论了静态比例、积分、微分(proportion integration differentiation,PID)控制器对高速公路爆胎车辆轨迹的控... 详细信息

为了解决高速公路爆胎车辆出现偏航的问题,进行了爆胎车辆轨迹控制的仿真研究.首先确定了爆胎车辆轨迹控制的评价指标,然后讨论了静态比例、积分、微分(proportion integration differentiation,PID)控制器对高速公路爆胎车辆轨迹的控制效果.由于在某一行驶车速下建立的静态PID控制器不能很好地控制行驶在其他车速下的爆胎车辆,因此,采用了增益可变PID控制器处理爆胎车辆的轨迹控制问题,其中变增益PID控制器的参数是事先针对不同的爆胎车速标定获得的.仿真实验结果表明:变增益PID控制方案应用于爆胎车辆轨迹控制,可在保证车辆稳定行驶的同时控制车辆的行驶轨迹,使其在出现较小的偏移后回到原路径.

关键词：爆胎轨迹控制车辆动力学仿真

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爆胎汽车模糊优化协调稳定性控制研究

机械科学与技术 2023年

作者：滕兴旺张向文桂林电子科技大学电子工程与自动化学院智能综合自动化广西高校重点实验室(桂林电子科技大学)

爆胎会使汽车失去稳定性，偏离原来的行驶路线，给驾乘人员及车辆带来危险，通过差动制动或主动转向控制可以在一定程度上提高汽车的稳定性，减少侧向位移。为了进一步提高爆胎汽车的稳定性，减小因偏离行驶道路而可能引发的交通事故，... 详细信息

爆胎会使汽车失去稳定性，偏离原来的行驶路线，给驾乘人员及车辆带来危险，通过差动制动或主动转向控制可以在一定程度上提高汽车的稳定性，减少侧向位移。为了进一步提高爆胎汽车的稳定性，减小因偏离行驶道路而可能引发的交通事故，综合差动制动和主动转向的控制效果，提出了一种分数阶滑模差动制动与微分先行PID主动转向共同作用的模糊优化协调控制方法。首先搭建了基于UniTire的汽车爆胎模型和基于Carsim的汽车整车模型。然后，以二自由度理想模型为参考，设计了分数阶滑模控制器对汽车的横摆力矩进行控制，通过对非爆胎轮施加制动力，保证汽车的稳定性。同时设计了微分先行PID控制器对汽车的前轮转角进行控制，通过改变前轮的转向角，减小汽车的侧向位移。最后，设计了模糊优化协调控制算法对差动制动控制器和主动转向控制器进行权重分配，以达到更好的控制效果。为验证不同的控制算法，在直行路面条件下，使用Carsim与Simulink对不同轮胎爆胎情况进行仿真实验，结果表明，协调控制下的横摆角速度和质心侧偏角接近未爆胎时的曲线，侧向位移最大不超过0.085m，到达稳定状态所用时间不超过1s。因此所提出的协调控制算法可以使爆胎后的汽车快速达到稳定状态的同时大幅减小侧向位移。

关键词：爆胎汽车稳定性分数阶滑模控制模糊优化协调控制