【摘 要】
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在车辆交通事故中,车辆侧翻的危害程度较大,尤其是车辆在高速转弯时会出现侧翻,将导致极其严重的人员伤亡和财产损失,所以针对车辆的侧翻稳定性和安全性研究十分重要。本文对车辆的侧翻稳定性预警和防侧翻的控制方法进行了研究,首先建立侧翻模型和驾驶员模型,并对侧翻模型关键参数进行辨识;其次基于侧翻模型研究了侧翻预警和侧翻控制方法,最后通过实车试验进行验证。主要研究工作如下:(1)以运动型多功能汽车为研究对象,
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在车辆交通事故中,车辆侧翻的危害程度较大,尤其是车辆在高速转弯时会出现侧翻,将导致极其严重的人员伤亡和财产损失,所以针对车辆的侧翻稳定性和安全性研究十分重要。本文对车辆的侧翻稳定性预警和防侧翻的控制方法进行了研究,首先建立侧翻模型和驾驶员模型,并对侧翻模型关键参数进行辨识;其次基于侧翻模型研究了侧翻预警和侧翻控制方法,最后通过实车试验进行验证。主要研究工作如下:(1)以运动型多功能汽车为研究对象,建立车辆侧翻动力学模型,包括车辆模型和轮胎模型。并以此作为车辆侧倾状态观测和侧翻控制的基础模型。考虑人-车-路系统的闭环环境,在预瞄最优曲率驾驶员模型的基础上,建立了预瞄侧向加速度反馈驾驶员模型,实现对目标路径的追踪。对车辆侧翻动力学模型关键参数进行辨识。采用递推最小二乘算法对质心相对于侧倾轴的距离进行了辨识;基于遗传算法对侧翻动力学模型的侧倾刚度、侧倾阻尼、轮胎的前后侧偏刚度进行了辨识。最终基于参数辨识结果对侧翻动力学模型和驾驶员模型的准确性进行了仿真验证。(2)研究了侧翻预警和侧翻控制方法。结合侧翻稳定性的影响因素,对比分析了横向载荷转移率和零力矩点两种不同的侧翻预警指标,设计出基于二次预测型零力矩点位置的侧翻预警方法。并基于二次预测型零力矩点位置和卡尔曼滤波估计的侧倾角计算出侧翻预警时间的解析解。根据侧翻预警时间和侧翻预警指标,提出了分层控制策略:对比传统PID控制,上层控制器采用基于优化PID的控制策略;对比不同车轮所产生的抗侧翻力矩,下层控制器采用前外轮单独制动的差动制动控制策略。并在Matlab/Simulink中搭建预警和控制算法模型,针对不同种典型的侧翻工况,与Carsim进行联合仿真,验证了侧翻预警时间算法和侧翻优化控制算法的有效性和准确性。(3)基于实车试验验证侧翻预警和侧翻控制方法。以某款开发中的运动型多功能汽车为试验对象,在角阶跃工况、双移线工况、蛇形工况等典型工况下,对侧翻预警算法和侧翻控制方法进行实车试验验证,试验结果表明所研究的侧翻预警和控制方法在实车上应用具有一定的可行性。
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