基于相平面的车辆横摆稳定性分析及判据研究开题报告

 2021-08-14 02:08

1. 研究目的与意义(文献综述)

随着汽车保有量的不断增加,道路交通事故对社会造成的影响日趋严重。其中,由汽车失稳造成的交通事故占有很大比例,特别是车辆在急转弯或者高速行驶时,车轮很容易侧滑,将会导致汽车失控的现象。esp在传统汽车动力学控制系统abs和asr基础上增加了车辆横向稳定性的控制,它显著地提升了汽车行驶稳定性。根据博士公司不完全统计[1,2],从1995年开始,据估计esp在欧洲避免了190,000起车祸,大约超过6,000人免于车祸丧生。在欧盟国家仅2011年一年esp就避免了33,000起交通事故发生,尽管当时只有大约40%的汽车采用了esp。从2014年11月1日开始,车身电子稳定系统esp成为所有在欧盟范围内销售的新车标配。

esp的控制策略对于esp系统的高效工作起着决定性作用[3]。为进一步改善其性能,有必要对其控制策略进行深入研究。esp收集汽车方向盘转角传感器、轮速传感器、横摆角速度传感器、纵向角速度传感器和横向角速度传感器的信号全方位的得到汽车的行驶状态[4]。这些传感器得到的信号传递给汽车电子控制单元ecu,电子控制单元首先根据得到的信号判断驾驶员的操纵意图,从而计算出车辆的理想的运行状态,同时根据这些信号得到车辆的实际运行状态。比较实际运行状态和理想运行状态的偏差,判断车辆操纵稳定性的变化趋势。然后立即发出相关信号给执行器,调节车辆的制动力或者驱动力,保证汽车的操纵稳定性,从而使车辆能够按照驾驶员的意图进行安全行驶。

设计车辆不同工况下稳定性判据是控制策略开发过程中一个重要环节。一般采用非线性系统方法[5,6]对车辆稳定性进行研究。依据非线性理论[7,8],相轨迹最终聚集到稳定结点,即稳定点;而鞍点是处在非稳定域与稳定域边界上,可对用来表征稳定域的边界。采用经典的雅可比判据进行判别稳定平衡点:当雅克比矩阵j 的特征值异号时为鞍点;如果雅克比矩阵的所有特征值的实部为负数时是稳定的平衡点,否则为一个不稳定平衡点也被称为不稳定焦点。但很难得到非线性动力学系统的确切解。

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2. 研究的基本内容与方案

基于esp的工作原理,不难发现理想车辆状态和实际车辆状态的估算对于其控制系统的设计至关重要。车辆在曲线行驶时,车辆处于非线性工作区域,此时需要采用非线性方法进行研究。相平面分析法是非线性系统的常用分析方法之一,并且可以有效地得到不同工况下系统的稳定性。而横摆角速度和质心侧偏角是表征车辆稳定性的两个重要参数。为此,本文采用车辆相平面法,设计不同工况下的稳定域边界,从而得到车辆稳定状态的判据条件。

本文研究内容如下:

(1)利用matlab/simulink建立二自由度和三自由度车辆模型

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3. 研究计划与安排

预备周( 7 学期 18 周)毕业设计动员会,进行毕业设计选题

第 1 周( 7 学期 19 周)确定毕业设计题目、毕业设计任务书(相关参数)、

校内资料收集

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] http://news.mydrivers.com/1/327/327496.htm.

[2] cheli f, melzi s, sabbioni e. development of an esp control logic based on force measurements provided by smart tires[j]. sae international journal of passenger cars - mechanical systems, 2013, 6(1):43-51.

[3] 霍超. 基于相平面分析的汽车esp模糊控制策略研究[d].吉林大学,2012.

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