1. 研究目的与意义
侧翻事故是车辆最危险的事故,美国国家高速公路交通安全局公布,1993年~1998 年所有侧翻事故中,死亡率是受伤率的3倍。随着SUV、Pickup 等高质心车型越来越受消费者欢迎,侧翻事故数量越来越多,其造成的生命财产损失也越来越严重。因此,一种有效的防侧翻控制系统,已变得十分必要。通过调节半主动悬架的阻尼有效的重新分配正压力,可进行防侧翻控制,减少侧翻事故。
2. 国内外研究现状分析
Aleksander Hac 和Todd Brawn 等人通过分别基于侧向加速度、侧倾角速度和悬架变形量等信号来估计车辆侧倾角度,并对各种方法优缺点进行了评价和比较,以及适用范围的分析,最终提出了多信号分段优选的侧倾角预测算法,普适性差,精确度低。 Preston-Thomas 和Woodrooffe 提出的基于横向载荷转移率(Lateral-LoadTransfer Rate,LTR)的侧翻预测方法,大大提高了预测方法的通用性和准确性。该方法以LTR 作为车辆侧翻的判定标准,当一侧车轮抬起时,该侧车轮载荷为零,系统认为有侧翻危险。
2001 年CHEN 提出了基于侧翻预测时间(Time To Rollover,TTR)的动态侧翻预警算法。该算法首先建立车辆动力学模型,以车辆侧倾角作为侧翻门槛值,然后以当前车辆运行状态作为模型输入,通过计算到达侧倾角门槛值所需要的时间作为TTR,当TTR 小于一定值(一般为3 秒)时,系统发出侧翻警报,提前提醒驾驶员做出反应,为提高预测精度,算法运用了神经网络技术。在此基础上,朱天军,宗长富等以LTR 作为侧翻门槛值,并将卡尔曼滤波技术用于获得车辆运行状态,一定程度上提高了TTR 车辆侧翻算法的普适性和准确性。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容1.试验系统建立和方案拟定1)车辆侧翻动力学分析并建立侧翻数学模型。2)研究利用半主动悬架控制侧翻的控制算法(控制方法可采用pid控制、天棚控制、模糊控制等)。3)在carsim软件中建立车辆侧翻模型。4)利用matlab/simulink进行联合仿真。
2.实验数据采集与处理1)在操作稳定性标准试验工况下进行转向稳定性的试验(在联合仿真环境下)。2)在其他试验工况下进行转向稳定性的试验(在联合仿真环境下)。3)对仿真结果进行时域和频域处理。
3.结果分析1)对相关仿真数据进行整理和分析。2)比较在所设计的控制策略下汽车和原车的性能。
4. 研究创新点
首先建立车辆侧翻模型,然后通过carsim/simulink 联合仿真对模型进行标定。
在此基础上,利用合适的算法,建立优化的侧翻预测时间的侧翻预警模型。
最后通过carsim 和simulink 联合仿真证明,该方法是否可以准确有效地预测车辆未来有无侧翻危险及距离侧翻危险发生的时间。
