1. 研究目的与意义
半挂汽车列车的横向动力学特性比两轴汽车复杂得多,在不同行驶工况下可能发生折叠、横向摆振等多种横向失稳形式,继而引发交通事故。针对半挂汽车列车高速大转向等极限工况已发生侧翻的问题,差动制动系统可在不需要增加附加硬件和改变车辆结构的情况下,提高车辆稳定性。
为提高半挂汽车列车极限工况下车辆的稳定性,本课题拟基于差动制动思想,联合使用MATLAB与Trucksim软件进行车辆稳定性的仿真研究,以探讨半挂汽车列车差动制动鲁棒控制策略的可行性。
2. 国内外研究现状分析
吉林大学的高红博利用车辆动力学原理对半挂汽车列车转弯制动容易引起的侧倾失稳和横摆失稳机理进行理论分析,并通过仿真进行验证。在总结半挂汽车列车转弯制动失稳机理的基础上,设计适合半挂汽车列车方向稳定性的多目标主动控制策略方案,采用lqr最优控制策略与滑移率最优的pd控制策略结合的控制方法,对所建动力学模型进行控制仿真,通过车辆控制前后仿真结果的对比,验证所设计半挂汽车列车转弯制动方向稳定性控制方案的有效性。
广西大学的刘旭程采用了鲁棒性好,自适应能力强的模糊控制方法作为汽车横向稳定性控制系统的控制措施,并建立了基于横摆角速度和质心侧偏角的联合模糊控制器,弥补了仅基于横摆角速度或基于质心侧偏角的控制器的不足之处,让汽车能更好的保持行驶轨迹和稳定性。最后通过matlab/simulink搭建总的汽车横向稳定性控制系统控制框图,分别在不同转向输入工况下对所设计的汽车横向稳定性控制系统进行仿真验证。仿真结果表明,当汽车高速行驶在湿滑路面上进行大幅度转向,连续变道等动作时,相对于无控制情况,该汽车横向性控制系统能使汽车横摆角速度能更好的跟踪其期望值,且大幅降低了横摆角速度,质心侧偏角及侧向加速度的超调量和幅值。从而很大程度上提高了汽车的行驶稳定性,保证了汽车行驶时能处于较稳定状态,也表明该控制系统是可行有效的。
其他研究概况详见附件文件综述
3. 研究的基本内容与计划
研究内容
(1)熟悉横向稳定性的相关概念,掌握汽车横向稳定性的动力学建模方法。
(2)建立半挂汽车列车动力学模型,基于垂直载荷转移率确定侧翻阈值,并设计差动制动控制策略。
4. 研究创新点
结合MATLAB与Trucksim软件对半挂汽车列车进行仿真研究,可以节约产品开发成本,缩短产品开发周期。
