基于二次预测型横向载荷转移率的汽车侧翻预警研究

准确预警可有效降低车辆侧翻事故。针对汽车侧翻预警算法的模型复杂度和预警精度之间存在矛盾的问题,提出了一种基于二次预测型横向载荷转移率的汽车侧翻预警方法。以某运动型多功能汽车为研究对象,建立了线性三自由度汽车侧翻动力学模型;应用汽车侧翻动力学理论,计算了横向载荷转移率及其一次变化率和二次变化率,求得了基于二次预测型横向载荷转移率的汽车侧翻预警时间的解析解;对高速紧急工况下运动型多功能汽车的绊倒型及非绊倒型侧翻过程进行实例仿真,结果表明,提出的基于二次预测型横向载荷转移率的汽车预警算法预警结果准确,可提高汽车侧翻的预警精度,能有效改善汽车防侧翻的主动安全性能。

基于自适应卡尔曼滤波的商用车横向载荷转移率估计

为解决商用车由于质心高、轮距小而易发生侧翻事故的问题,建立了3自由度参考模型,提出了基于自适应卡尔曼滤波算法的状态估计器,并以估计器估计结果对车辆状态和横向载荷转移率进行计算。利用TruckSim仿真软件对自适应卡尔曼滤波估计算法进行了验证,验证工况为30 km/h和90 km/h双移线工况。通过估计结果与仿真数据对比,验证了此估计算法能够很好地估计计算车辆状态和车辆横向载荷转移率值。

基于横向载荷转移率的叉车横向稳定性分级控制

文章基于ADAMS建立了平衡重式叉车整车虚拟样机模型,基于11自由度叉车动态数学模型进行了叉车横向载荷转移率计算,在此基础上提出了一种基于横向载荷转移率的叉车横向稳定性分级控制方法,并根据横向载荷转移率将叉车横向稳定性控制分为2级;当横向载荷转移率大于二级阈值时执行油缸锁定控制,当横向载荷转移率大于一级阈值且小于二级阈值时执行模糊控制。基于ADAMS和Matlab/Simulink联合仿真的结果表明,该文提出的基于横向载荷转移率的叉车防侧倾分级控制方法可有效提高叉车的横向稳定性和主动安全性。

基于ADAMS的某型特种车辆横向坡道转向侧倾稳定性仿真研究

针对某型特种车辆横向坡道转向工况,基于ADAMS软件建立了整车虚拟样机模型和不同倾斜角度的3D道路模型,并编写驱动控制文件,进行了不同倾斜角度3D路面转向仿真试验;以横向载荷转移率作为横向坡道转向侧倾稳定性的评价指标,并根据车轴之间的载荷分布对其进行修正,得到评价效果更好的横向载荷转移率;利用优化后的评价指标求得研究对象不同倾斜角度横向坡道转向工况下的侧翻预警阈值。仿真结果表明:在不发生侧滑的道路条件下,相同的道路倾斜角度,速度增大,车辆侧倾稳定性变差;相同的行驶速度,道路倾斜角度增大,车辆不容易发生侧翻。

考虑姿态稳定性的智能客车轨迹跟踪控制研究

针对智能客车行驶中遇到突发情况时驾驶员应急激烈操作以及车辆传感器识别误差导致车辆路径规划不合理引起的车辆侧翻,提出一种基于车身姿态稳定性的轨迹跟踪控制策略.根据现有主动防侧倾研究基础推导智能客车目标侧倾角算法,以横向载荷转移率为侧翻指标,采用卡尔曼滤波算法进行车辆参数估计,实现横向载荷转移率预测.根据智能客车横向载荷转移率预测值设计基于差动制动的纵向控制策略、考虑车身侧倾和俯仰运动的垂向控制策略以及轨迹跟踪横向控制策略,最后通过仿真验证上述策略控制效果.结果表明,基于车身姿态稳定性的轨迹跟踪控制策略在车辆行驶遇到突发情况驾驶员激烈操作时能够保证车辆行驶稳定,在智能客车轨迹跟踪过程中能降低车辆侧翻风险.

基于CNN-LSTM的重型自卸车侧翻预警模型

为解决重型自卸车的侧翻预警问题,基于CNN-LSTM神经网络构造了重型自卸车的侧翻预警模型。利用Trucksim与MATLAB/Simulink搭建了重型自卸车仿真模型,以横向载荷转移率等于±0.85为侧翻阈值,提取了不同工况下的车辆运行参数,利用车辆运行参数,训练CNN-LSTM重型自卸车侧翻预警模型,并分别与基于CNN、LSTM搭建的预警模型对比。结果表明:CNN-LSTM重型自卸车侧翻预警模型预测准确率为98.31%;感受性曲线的曲线下面积为0.999,高于由单一神经网络所搭建的侧翻预警模型。

基于CNN-LSTM的重型载货车侧翻预测

针对车辆在运行过程中左右侧车轮垂直载荷难以直接测量的问题,结合卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)和长短时记忆神经网络(long short-term memory,LSTM)对横向载荷转移率(lateral load transfer rate,LTR)进行预测。建立重型载货车TruckSim动力学模型,在鱼钩工况、J-Turn工况和双移线工况下采集车辆的侧向加速度、横摆角速度等行驶状态参数。在MATLAB中建立CNN-LSTM模型,利用CNN-LSTM模型的特征提取和时间序列预测功能,对重型载货车LTR值进行预测,并在多种工况下验证CNN-LSTM模型的性能。结果表明:在不同行驶工况、车辆参数及路面条件下,CNN-LSTM模型能够对重型载货车LTR值进行有效预测。

基于主动悬架的车辆主动侧倾控制研究

汽车侧倾控制通常被动地以减小侧倾角为目标,在转弯中这种控制对提高操纵稳定性、车速、防止侧翻的效能有限。提出一种在转弯时基于主动悬架控制汽车向转弯方向侧倾的控制方法,建立包含2自由度转向模型和4自由度侧倾模型的6自由度车辆模型,通过动力学分析确立期望侧倾角,建立使稳态侧倾角误差为零的主动侧倾滑模控制。仿真计算证实了该控制方法可使乘员感知的侧向加速度和横向载荷转移率大大减小,有效提高了转弯时的操纵稳定性、平顺性、通行速度,大大减小侧翻的可能性。

转弯时液罐车质心变化对侧倾稳定性影响研究

液罐车在转弯工况下液体晃动会影响其行驶稳定性,根据侧倾时液罐中的液体分布,得出液体质心位置的计算模型;根据车辆动力学模型,对质心变化影响下的三自由度模型进行优化,推导出液罐车在转弯工况下横向载荷转移率计算模型;运用MATLAB/Simulink软件对模型进行仿真,并与硬件在环仿真平台试验结果进行对比,对不同速度及前轮转向角下液体质心以及横向载荷转移率的变化进行仿真。仿真结果说明该模型能够较好的反映液罐车的运动状态;转弯时质心的变化与横向载荷转移率的变化趋势与侧倾角的变化趋势相似,可以为后续控制提供模型参考;同时,根据仿真结果得出速度-前轮转向角临界曲线,在该曲线下方,车辆是安全的。

基于LTR的汽车差动制动防侧翻动力学研究

为了提高汽车的抗侧翻能力,以四自由度汽车模型为基础,研究分析了横向载荷转移率(LTR)与汽车运动参数的相互关系,提出了一种基于LTR的汽车差动制动防侧翻动力学模型,在此基础上研究分析了差动制动时制动力大小对汽车防侧翻性能的影响,此项研究成果补充了汽车差动制动防侧翻控制理论。仿真结果验证了所建立动力学模型的有效性。

客车侧翻评价指标的估计与灰色预测研究

为精确评价客车侧翻危险程度和补偿防侧翻控制系统的时滞,提出客车横向载荷转移率(LTR)在线估计和灰色预测方法。首先,根据车辆结构参数和车辆动力学理论建立3自由度客车侧翻动力学模型;然后建立客车LTR的估计模型,并基于Trucksim和Matlab/Simulink联合仿真模型,在J-Turn试验工况下分析估计模型的精度;最后,为补偿控制系统的时滞,利用灰色预测模型在线预测车辆LTR,同样基于联合仿真模型分析预测精度。分析结果表明,用估计模型能准确估计客车的LTR,相对误差在4.3%以内;用灰色预测模型能准确预测客车LTR,最大相对误差在5%左右,且建模维数和提前预测时间对预测精度有较大影响。

基于电控制动系统的客车防侧翻控制策略

通过建立整车三自由度简化动力学参考模型,采用动态横向载荷转移率门限值识别车辆侧倾危险工况,并使用车轮制动力分配控制策略对整车施加侧倾补偿力矩。通过搭建的电控制动系统硬件在环实验台对本文控制策略进行试验验证,结果表明:本文控制策略可以减小整车横向载荷转移率和侧倾角,有效保证了整车侧倾稳定性。

基于ADAMS的半悬挂式农业机组静侧翻稳定性

针对目前半悬挂式农业机组侧翻稳定性研究的不足,提出了一种新的表征机组静侧翻稳定性的有效方法。以横向载荷转移率(LTR)作为机组的侧翻指标,建立了半悬挂式农业机组的侧翻数学模型并进行了准静态侧翻仿真试验。通过ADAMS动力学建模,得到仿真结果与数学模型高度一致,验证了理论模型的正确性。讨论了半悬挂式农业机组各参数对机组静侧翻稳定性的影响并对影响因素进行了敏感度分析。拖拉机和半悬挂式机具的LTR均与其重心高度、轮距、自身质量、轴距、重心到牵引点的距离及牵引点高度等相关。对侧翻指标各影响因素的敏感度分析表明:拖拉机和半悬挂式机具的重心高度和轮距均为影响其侧翻稳定性的重要因素;若要提高半悬挂式机具的侧翻稳定性,除增大轮距和降低重心高度外,还可采用降低牵引点高度及增大重心到牵引点距离的方法。本研究为半悬挂式农业机组的优化设计提供了理论参考。

线控转向汽车防侧翻稳定性控制

通过线控转向(Steer-by-Wire,SBW)系统控制汽车方向盘转角提高某汽车在极限行驶中抗侧翻能力.建立SBW整车模型,基于紧急避让、紧急掉头和蛇行运动等3种危险操纵稳定性工况分析,得出该车易侧翻的结论.提出基于横向载荷转移率(Lateral Load Transfer Ratio,LTR)的车辆动态防侧翻控制算法,通过SIMULINK与Car Sim的联合仿真平台,建立转向优化控制模型.仿真结果表明在典型工况下该车防侧翻性能得到明显改善.

山区道路车辆侧翻模型与安全分析

车辆侧翻是山区道路行驶车辆的主要事故形态之一。针对山区道路车辆的行驶安全,通过对车辆在坡弯结合路段的受力分析,建立了山区道路行驶的车辆动力学模型,根据横向载荷转移率研究了车辆侧翻与车辆运动状态之间的关系,给出了车辆在山区道路安全行驶的临界速度以及临界侧向加速度。通过车辆在山区道路的实验进行验证,结果表明当车辆自身参数以及道路信息确定时,可通过控制车速及侧向加速度来避免侧翻的发生,提高车辆的行驶稳定性。

用于侧翻预警的线控转向控制策略研究

以横向载荷转移率(LTR)作为侧翻预警的指标,利用MEMS传感器和自回归预测模型(AR)对侧倾角和侧倾角速度进行测量和预测进而计算得到LTR预测值,通过线控转向的控制策略对前轮转角进行修正从而将LTR值控制在安全范围内,但这也在一定程度上改变了车辆的行驶轨迹,为了提高车辆的车道保持能力,采用了线控转向和电子机械制动联合防侧翻控制。为了验证侧翻预警效果,在Carsim和Matlab/Simulink中对该控制策略进行联合仿真,仿真结果表明该控制策略能有效地防止汽车侧翻,提高了车辆的行驶安全性。

基于灰色预测的驾驶员-汽车系统侧翻预测

为了保证高速行车安全性,研究了基于预瞄-预测模型的汽车侧翻评价指标估计问题,提出了一种基于预瞄-预测驾驶员模型的侧翻预测方法。以高重心汽车为研究对象,建立了三自由度汽车模型和预瞄驾驶员模型;基于预瞄-跟随理论和灰色预测理论,搭建了预瞄-预测驾驶员模型;根据汽车侧翻的机理提出了能反映侧翻情况的指标——横向载荷转移率,并在此基础上提出了汽车侧翻指标估计-预测模型;基于主动转向控制策略和汽车侧翻指标估计-预测模型构建了汽车侧翻预测系统,并进行了不同工况下的仿真分析,从而验证了侧翻预测系统的有效性。

汽车侧翻预警报警装置的研究

阐述了汽车侧翻的危害,以及我国汽车侧翻预警装置的研究现状。简述了汽车侧翻预警报警装置的工作原理,提出了一种基于侧向加速度和基于横向载荷转移率为侧翻判断条件的侧翻预警的方法。指出侧向加速度和横向载荷转移率是开发实用汽车侧翻预警报警系统的关键技术,并对汽车侧翻预警报警装置的实用性进行了探讨。

基于TruckSim仿真下弯道货车侧滑速度模型研究

对于现今弯道路段速度控制精确性不足,在TruckSim软件中全面考虑了某三轴货车的悬架动刚度特性、车身侧倾角度、轮胎非线性特性,建立了整车动力学、道路场景、驾驶策略及横向载荷转移率(PLTR)模型。通过不同弯道半径、重心高度和车速的交互式仿真实验,将仿真实验数据经三维曲面函数拟合,获得了不同附着系数下车辆转弯安全车速的侧滑数学模型,为弯道车速控制途径的产生提供了参考。研究结果表明:安全速度与重心高度、弯道半径呈现不同程度的相关性;归纳比较侧滑模型与弯道安全速度模型,可知弯道安全车速值偏于安全,并处在通用模型的安全理论值之间;考虑了纵坡对安全车速值的影响,发现在较大半径圆曲线上行驶偏于安全;建立弯道半径为300 m,重心高度为1.8 m的仿真工况,基于PLTR交互模型得出的安全车速值与该模型得到的安全车速值进行对比,计算误差从通用模型的18.4%降低到0.3%。

客车行驶侧翻安全性控制研究

客车行驶侧翻安全性控制可以保证车辆在不同道路状况、车辆行驶状态下对车身姿态进行实时控制,保证汽车行驶安全性和稳定性,进行防侧翻控制的关键难点在于影响车辆侧翻的因素较多、较难开展实车实验、实车实验成本较高且受人为因素影响较大。其中车速和瞬时方向盘角度构成影响车辆侧翻的主要因素,因此选取二者作为研究变量,此外选取trucksim中客车作为试验车型,在车速、瞬时方向盘转角均不相同状况下在trucksim中运行,获取不同状况下LTR值,采用BP神经网络算法进行多次预测取平均值,拟合出稳定的三维曲面图,同时通过MATLAB cftool拟合工具箱拟合,量化出LTR与车速和瞬时方向盘转角关系,然后进行二者的预测准确性对比发现,基于BP神经网络预测LTR值具有较高的准确性,可以有效提高了客车行驶安全性。