重型汽车防侧翻主动控制系统研究

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在行驶过程中,车辆侧翻是一种极其危险的侧向运动。尤其是重型车辆侧翻,造成的生命财产损失巨大。且在各类交通事故中,重型汽车侧翻事故呈逐年增加的趋势,严重制约我国道路交通运输产业的发展。本文在借鉴国内外相关研究成果的基础上,以改善重型车辆侧倾稳定性为目的,重点对防侧翻主动控制系统进行了研究,主要包括以下几个方面:(1)以二自由度基本操纵模型为基础,建立了考虑侧倾自由度的三自由度简化车辆模型,直观准确地反映了车辆侧向、横摆及侧倾运动的基本状态。同时,以常见的二轴和三轴车辆模型为基础,通过定义相关辅助变量,建立了多轴重型车辆的三自由度广义模型,适用于稳定性控制的仿真研究。(2)结合遗传算法和Levenberg-Marquardt(L-M)数值优化算法,基于正弦-阶跃转向工况下的TruckSim仿真数据,辨识出三自由度模型中的整车惯性参数、前后轴等效侧偏刚度、质心位置、悬架侧倾刚度和阻尼等较难直接获取的车辆参数。然后,通过设置其它四种运行工况,对辨识结果进行了仿真验证。仿真结果表明,采用该混合优化辨识方法建立的动力学模型较为精确,能较好地描述整车瞬态和稳态时的基本运动特性,且在接近非线性运动时,该模型也能对车辆的运动状态进行较好地模拟。(3)基于传统稳定性控制思路,采用侧向加速度作为侧翻评价指标,确立了基于理想车辆模型的线性二次型(LQR)防侧翻控制策略:基于LQR算法,首先离线建立了反馈控制系数表;一旦检测到车辆的侧向加速度超过门限值,则通过查表的方式快速确定最优附加横摆力矩;再运用差动制动方式控制各车轮的制动压力,对控制力矩进行实现,使车辆恢复稳定。最后,运用TruckSim和Simulink对控制系统模型进行了搭建及仿真验证。通过鱼钩工况和正弦转向工况的仿真结果表明,该防侧翻主动控制系统对正常行驶时的车辆无干扰,而在车辆即将失去稳定性而发生侧翻时,对抑制车辆的侧翻有较积极的作用。
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