分布式驱动电动汽车横向稳定性抗饱和滑模控制

【目的】探讨轮毂电机输出转矩的幅值和响应速度饱和的问题。【方法】以分布式电动驱动汽车为研究对象,结合二阶嵌套饱和函数对滑模控制进行抗饱和设计,并基于轮毂电机的峰值转矩及其在台架试验中的实际响应设计抗饱和滑模控制器的上下限参数。【结果】抗饱和滑模控制器能严格限制直接横摆力矩的幅值和变化速率,能极大地提高极限工况下车辆的横向稳定性。【结论】本文提出的方法有效解决了极限工况下轮毂电机易陷入饱和的问题,避免了因车轮滑移导致车辆失稳。

分布式电动车转向横向稳定性力矩适应性分配策略

为了提高分布式驱动电动汽车转向行驶的横向稳定性,基于Matlab/Simulink和CarSim建立了分布式驱动电动汽车二自由度动力模型,并设计了车辆的横向稳定性控制策略。控制系统由上下两部分组成:上层力矩计算控制器,主要基于PID控制策略计算车辆所需的附加横摆力矩;下层力矩分配控制器,根据车辆转向行驶时所需附加横摆力矩的大小,在差动驱动、差动制动、摩擦制动3种力矩分配方式中选取相适应的分配方式将力矩合理分配到各个轮毂电机上。研究结果表明:所设计的横向稳定性控制系统最大能够使车辆横摆角速度减小58%,并且可以良好地追踪理想质心侧偏角,且波动减少,有效提高了车辆转向行驶时的横向稳定性。在差动驱动分配方式控制下车辆对追踪期望速度具有良好的效果;车辆所需附加横摆力矩较大时,下层力矩分配控制器采用差动制动、摩擦制动分配方式将牺牲对期望速度的追踪。

无缝齿条对齿轨铁路横向稳定性的影响研究

研究目的:传统齿轨铁路采用有缝齿条,对下部基础变形要求高,且易增大车辆振动响应,增加养护维修成本,为此提出一种无缝齿条齿轨铁路。为研究齿条无缝化对齿轨铁路横向稳定性的影响,采用有限元软件,建立考虑无缝齿条的齿轨铁路横向稳定性分析模型,研究有无齿条、无缝齿条型式、线路坡度、初始弯曲波长和弯曲矢度、道床横向阻力以及曲线半径等因素下齿轨铁路无缝线路钢轨允许温升。研究结论:(1)与传统铁路无缝线路相比,无缝齿条结构将降低齿轨铁路无缝线路的横向稳定性,且齿条截面积越大,钢轨允许温升越小,建议无缝齿条在50 kg/m钢轨的基础上加工;(2)齿轨铁路无缝线路的钢轨允许温升随线路坡度的增大而减小,随曲线半径、道床横向阻力的增大而增大;(3)齿轨铁路无缝线路钢轨允许温升随初始弯曲矢度的增大而减小,而随初始弯曲波长的增大先减小后增大,最不利弯曲波长约为5 m;(4)为保证无缝齿条齿轨铁路无缝线路的横向稳定性,建议采用小断面齿条、增大曲线半径和道床横向阻力、避免最不利初始弯曲波长并减小弯曲矢度等措施;(5)相关研究成果可为齿轨铁路无缝化设计提供参考与借鉴。

波浪滑翔器船体横向稳定性分析

波浪滑翔器是一种广泛应用于海洋探测的新型海洋移动观测平台,往往将传感器搭载于波浪滑翔器船体上。为确保搭载不同传感器的波浪滑翔器安全进行海洋探测任务,通过船舶稳性原理初步确定波浪滑翔器船体的搭载范围,通过AQWA对不同搭载配置的波浪滑翔器船体进行规则波与不规则波仿真,探究波浪条件对船体横摇运动的影响并确定了3级海况下波浪滑翔器的搭载范围,结果表明:当有效载荷重量超过船体质量的4%(2 kg)或桅杆高度超过1 m时,初稳性高值GM会显著减小;在3级海况下,当搭载载荷质量与搭载高度乘积MH<2 kg·m时能够确保波浪滑翔器进行海洋探测任务时能够安全运行;通过水池实验与海试实验对仿真结果进行了可靠性验证。为波浪滑翔器海洋探测的搭载设计提供了有效参考。

基于双电机主动横向稳定杆的车辆位姿联合控制研究

针对集成双电机主动横向稳定杆车辆的车身姿态控制方法进行研究。首先建立了双电机主动横向稳定杆动力学模型以及包含侧倾、横向、横摆、俯仰、悬架垂向位移的车辆8自由度模型,其次针对复杂工况下控制算法参数难整定问题,提出了基于悬架高度信号、路面坡度信号等车辆状态信息的实际俯仰角估计方法、理想俯仰角标定方法以及俯仰工况辨识方法,以双电机主动横向稳定杆为作动器设计了基于PID控制算法的俯仰子控制算法和侧倾子控制算法,采用遗传算法对各子控制算法参数进行整定,最后结合位姿控制矩阵设计了车辆位姿联合控制算法并进行试验验证。MATLAB/Simulink、CarSimRT与华海控制器进行的控制器算法在环测试结果表明,在不同复杂工况下搭载双电机主动横向稳定杆车辆的侧倾角、侧倾角速度以及俯仰角的改善幅度均在10%以上,证明了该控制算法的可行性及普适性。

双挂汽车列车横向稳定性控制策略

双挂汽车列车相较于传统半挂车具有更高的运输效率和较低的运输成本,更适合未来公路运输绿色、便捷、高效的发展趋势,但较长的车身总长度和组成单元个数必然会对双挂汽车列车的整车稳定性产生影响.为研究并验证控制策略对双挂汽车列车横向稳定性的改善情况,基于Trucksim仿真平台搭建双挂汽车列车(B型双挂车)动力学模型,依据运动力学定律建立Simulink双挂汽车列车简化参考模型,分别以动力学和参考模型中各个单元的横摆角速度偏差、横向载荷转移率偏差为输入,结合模糊推理和PID(proportional-integral-derivative control,PID)控制理论构建整车横摆和侧倾稳定性主动控制策略,并根据车辆状态识别结果对控制策略的介入时机进行调整.模拟结果显示:主动控制策略使双挂汽车列车横向稳定性评价参数的波动幅度均有明显减小;各个单元的质心侧偏角峰值降低5.7%∼53%,横摆角速度峰值降低4.9%∼23.8%,侧倾角峰值降低0.5%∼24.9%,质心侧偏角峰值降低0.3%∼32.9%.表明本工作所设计的控制策略对双挂汽车列车的横向稳定性有改善作用,研究结果可为未来双挂汽车列车的横向稳定性研究提供参考.

四轮轮毂驱动车辆横向稳定性的底盘协同控制

为了改善四轮轮毂驱动车辆的横向稳定性,本文提出一种综合转矩协调和主动后轮转向的底盘协同控制策略。该策略旨在跟踪期望的车辆横摆角速度和质心侧偏角的同时,有效抑制车身侧倾。基于轮毂电机驱动产生的垂向反力特性,设计了车辆纵向、横摆和侧倾运动的转矩协调解耦控制策略。为降低车辆横向动力学建模时忽略的非线性因素及模型不确定性对控制性能的影响,面向底盘协同控制设计了一种基于扰动观测器的模型预测控制方法,对非线性特性和不确定性进行估计和补偿。同时开展了硬件在环测试,通过双移线工况验证了所提出方法的有效性。结果表明,所提出的底盘协同控制策略能够有效提升车辆的横向稳定性,并减小车身侧倾运动;包含扰动观测的控制策略相比于无扰动观测补偿,对期望横摆角速度和质心侧偏角的跟踪误差分别降低了56.9%和27.3%,而车身侧倾角和侧倾角速度分别降低了8.9%和12.5%。

不同工况下的前移式叉车横向稳定性研究

前移式叉车(以下简称叉车)的门架或货叉架可前后移动,在叉车作业过程中通过门架或货叉架前后移动带动货叉来实现货物的叉取或放置操作。前移式叉车可最大限度地降低仓库作业空间要求,有效提高仓库空间的利用率。叉车的稳定性是指叉车在作业中抗倾翻的能力.

智能驾驶电动汽车横向稳定性鲁棒控制

本文针对四轮独立驱动电动汽车提出了一种提高其横向动力学稳定性和操纵性能的控制策略。考虑车辆纵向速度的不确定性和控制器的饱和,采用双层控制方案。在上层,引入齐次多项式参数相关方法来跟踪不确定性问题,并设计了多目标控制器来获得期望的外部偏航力矩。在下层,采用差动分配方法,将期望的外偏航力矩分配给四个轮毂电机的力。仿真结果验证了所提控制策略的有效性。

基于主动横向稳定杆的自卸汽车作业稳定性

针对传统自卸汽车普遍存在作业稳定性较差的问题,通过建立具有单侧主动横向稳定杆的空气悬架自卸汽车功能虚拟样机模型,并利用联合仿真技术,分别研究了在不同控制方式下的被动横向稳定杆及单侧主动横向稳定杆对空气悬架自卸汽车作业稳定性的影响。通过对比分析,得出单侧主动横向稳定杆系统显著地提高了空气悬架自卸汽车卸载时的作业稳定性。

某型横向稳定杆取消端部喷涂套纸的分析与改善

某汽车零部件生产企业在制造横向稳定杆时,对其端部通过套纸喷涂的方法来降低端部膜厚,但是此方法会增加企业生产成本,降低企业生产效率,同时不利于环境保护。针对此问题,通过对生产过程中人、机、料、法、环等方面进行分析,设计出一种端部导向装置,通过万向可调自动吹粉有效消除端部粉末,降低膜厚,生产出符合标准的稳定杆,同时起到降本增效的作用,也可为其他商用车及专用车横向稳定杆生产提供参考。

基于联合控制仿真的主动式横向稳定杆控制策略研究

为研究主动式横向稳定杆系统对某款越野车侧倾稳定性的改善程度,先运用动力学软件建立了基于主动式横向稳定杆的整车刚柔耦合模型,详述了主动式横向稳定杆的4种控制策略,且在MATLAB/Simulink中建立了相应的控制模型,最后通过联合仿真,验证该控制策略的可行性,并得到该主动式横向稳定杆系统可以改善整车侧倾和侧翻的程度。

基于直接横摆力矩控制的车辆横向稳定性研究

为提高车辆行驶时的操作稳定性和安全性,可通过搭建直接横摆力矩控制器来实现。首先,根据质心侧偏角和横摆角速度为输入参量,采用变结构滑模控制理论设计直接横摆力矩控制器。再基于横向稳定性系数设计汽车横向稳定性边界,判断直接横摆力矩控制器介入时机,并根据制定的车轮受控制规则得到四个车轮对应的调节力矩。最后通过联合仿真验证,表明所选控制策略能够很好地提高车辆横摆角速度和质心侧偏角的响应界值,极大地提升了车辆在低附着路面上高速行驶时的横向稳定性。

基于主动前轮转向的横向稳定性分析

为提高车辆行驶时的操作稳定性和安全性,通过构造主动前轮转向(AFS)控制器来实现。首先根据质心侧偏角和横向稳定性系数,设计车辆横向稳定性控制器,判断主动前轮转向控制器介入时机。再由横摆角速度为输入参量,采用变结构滑膜控理论,设计主动前轮转向控制器,计算得出附加前轮转角,并结合转向系统最终输出调整过后的前轮转角。最后通过联合仿真验证,结果表明所设计的控制器能够很好地改善车辆的横向性能,保证车辆行驶时的横向稳定性。

基于抗扭刚度的钢板组合梁桥横向稳定性研究

钢板组合桥梁性能优异,但在偏载作用下有可能发生横向失稳,因此保证其横向稳定性十分重要。文章采用有限元分析研究了考虑抗扭刚度的钢板组合梁桥的横梁间距对内偏及外偏布载下钢板组合梁桥横向稳定性的响。结果表明横梁间距对内偏及外偏作用下纵桥向弯矩无明显影响,外偏布载相较于内偏布载对钢板组合桥梁横向稳定性的影响更显著,因此需严格控制车道外偏荷载的大小。该研究能够为今后钢板组合梁桥的设计提供参考。

考虑车辆横向稳定性的连续弯道自动驾驶车辆速度控制方法

文章针对山区公路连续弯道路段的安全隐患,从车辆横向稳定性角度分析,采用横向加速度、质心侧偏角及横向荷载转移率三项指标分别评估侧滑、侧偏和侧翻风险。在此基础上,基于Carsim和Simulink平台,提出一种自动驾驶车辆速度控制方法,并以G241公路广西桂林地区的连续弯道为实例进行实地调研和仿真分析。研究发现,案例路段采用60 km/h限速将存在一定的横向失稳风险,尤其在路面潮湿状态下;所提出的自动驾驶车辆速度控制方法,能够有效通过实时监测和调整车辆速度,降低了侧滑、侧偏及侧翻风险,为山区公路的设计和管理提供了科学依据与技术支持。

主动悬架与主动横向稳定杆的集成控制

为改善汽车的平顺性和操纵稳定性,建立了包含主动悬架与主动横向稳定杆的整车动力学模型,并根据主动悬架与主动横向稳定杆两个系统间的耦合关系,分别设计了主动悬架与主动横向稳定杆的子控制器,将PID与线性控制相结合,设计了PID集成控制策略。在MATLAB/Simulink中对汽车的转向工况进行了仿真。仿真结果表明,PID集成控制策略有效,可提高车辆的操纵稳定性和平顺性。

横向稳定杆对整车侧倾及纵倾特性的影响

基于Adams/car建立了某微型轿车的刚柔耦合虚拟样机模型,调整横向稳定杆的结构参数和安装位置并进行前轮跳动仿真。仿真结果表明:当横向稳定杆的结构参数和安装位置改变时,会对整车的侧倾及纵倾性能产生不同程度的影响,主要体现在悬架侧倾角刚度和抗制动点头率的变化。进行了横向稳定杆的动态应变试验,通过试验与仿真结果的对比,表明刚柔耦合虚拟样机模型仿真能够准确预测横向稳定杆在各个工况下的动态应变特性,从而有效预测整车的侧倾及纵倾特性。

横向稳定杆性能计算及其影响因素分析

基于对横向稳定杆的受力分析,推导出其等效在车轮处的侧倾角刚度,给出了稳定杆截面相当应力的计算公式和最大应力横截面的位置。求出了悬架在最恶劣工况下横向稳定杆的强度条件,进一步分析了稳定杆安装位置和结构参数对其侧倾角刚度和最恶劣工况下应力的影响,并提出了横向稳定杆的若干设计要点。

梁桥横向稳定验算中倾覆轴的选取

基于目前工程中采用倾覆稳定系数对梁桥横向稳定进行验算的方法,讨论了不同支座布置形式、不同曲率半径条件下结构倾覆轴的选取。理论推导和有限元计算结果表明:联端外侧两支座连线外无支座的直线梁桥和大曲率半径的曲线梁桥,倾覆轴应选取该连线;联端外侧两支座连线外有支座的曲线梁桥,倾覆轴应选取跨中位置相邻两跨外侧支座的连线。