提升重型车辆起步性能协调控制策略

针对重型车辆起步响应性差的问题,根据车辆动力传动系统结构,基于GT-SUITE软件建立废气涡轮增压柴油发动机以及控制系统的仿真模型,并基于台架试验对仿真模型进行了校核,保证动力传动系统模型具有较高的仿真精度。通过仿真探究冒烟极限限制、液力变矩器耦合工作点对起步加速性能的影响规律,明确发动机和液力变矩器耦合特性对提升车辆起步性能的作用机理,以提升车辆0~32 km/h加速性能为目标,制定车辆起步协调控制策略,并基于搭建的动力传动系统仿真模型对提出的协调控制策略进行仿真验证。研究结果表明:采用提出的协调控制策略车辆从0 km/h加速到32 km/h的弹射起步时间为9.8 s,而常规起步车辆从0 km/h加速到32 km/h的时间为14 s,新提出的协调控制策略对提升重型车辆的起步加速性能具有显著的效果。

重型车辆织构化刹车系统热力学行为与摩擦学性能研究

重型车辆刹车系统受瞬态高温和雨水异常侵入的影响,易引起热力学行为与摩擦性能退化。为研究表面织构对刹车系统热力学行为和摩擦学特性的影响,基于有限元法开展刹车系统热力学分析,考虑大量雨水侵入的液体润滑极端情况,提出一种动压润滑与织构集成模型的摩擦学性能分析方法。结果表明:水平凹槽织构可使制动盘温度场及应力场分布较均匀,进而避免接触区域局部瞬态高温引起的车辆制动失效;随着凹槽织构倾斜角度增大,承载力增大,摩擦因数减小;不同组合型织构中,圆柱与椭球组合型织构表面承载力最大、摩擦因数最小,圆锥与椭球组合型织构表面承载力最小、摩擦因数最大。研究发现重型车辆刹车系统表面构筑合适倾斜角度凹槽织构和组合型织构有助于提升其工作性能。

基于智能算法的重型车辆NOx排放量预测方法

重型车辆NOx排放量的传统预测方法中,由于没有利用误差反馈来修正预测算法,导致预测出的NOx排放量数据与真实数据相差较大。为此提出基于智能算法的重型车辆NOx排放量预测方法。收集大量的重型车辆真实的NOx排放数据,计算出重型车辆NOx综合排放因子,基于智能算法构建BP人工神经网络,设置隐含模式的工作层,输入收集到的真实数据对智能算法进行训练,利用BP神经网络误差反传的功能对每个数据对进行训练,通过误差反馈修正算法的预测误差。设计道路预测实验,将基于智能算法得出的重型车辆NOx排放量数据与真实排放量数据进行对比,得出两者数据结果高度一致的结论,表明该方法的预测数据误差较小,能够进行有效的重型车辆Nox排放量预测。

重型车辆高级驾驶辅助系统研究综述

针对高级驾驶辅助系统(Advanced Driving Assistance System,ADAS)重型车辆视野盲区大、反应要求高、制动时间短的安全特征,论述了重型车辆ADAS技术的发展历程以及目前ADAS技术的涵盖范围,重点论述了重型车辆ADAS的环境感知技术(包括基于视觉类图像、雷达类点云、多模态融合的目标检测技术)以及定位定向技术(囊括局部高精地图构建和多模态融合定位定向方案研究)。展望了重型车辆ADAS技术的发展趋势。

基于改进TTR算法的重型车辆侧翻预警系统

重型车辆具有重心高,装载量大,高宽比相对乘用车较大等特点,导致其侧翻稳定极限较低,极易发生侧翻事故。建立重型车辆侧翻预测模型,利用车辆实车试验数据离线辨识技术,辨识出3自由度车辆模型中的关键参数,然后利用改进后的车辆模型进行在线侧翻危险预测及控制,实现车辆动态侧翻特性精确预测。在此基础上,将卡尔曼滤波技术融入到改进侧翻预测时间(Time to rollover,TTR)侧翻预警算法中,选取车辆的横向载荷转移率作为侧翻极限判据,根据当前车辆状态预测未来3 s车辆的侧翻危险程度,并实时计算TTR值,一旦TTR值满足侧翻条件,系统自动触发预警装置。利用侧翻预警系统车载试验平台,对侧翻预警控制系统进行验证。侧翻预警场地试验结果表明:所开发的重型车辆侧翻预警系统可以准确有效地进行车辆侧翻危险程度预警,达到预期的开发设计目标。

基于TTR预警的重型车辆防侧翻控制算法

对建立的重型车辆8DOF与5DOF实时简化动力学模型进行了比较,优选出了能较好预测未来侧翻危险程度的5DOF模型,进而研究了基于该模型的实时TTR侧翻预警算法和基于预警算法的防侧翻LQR最优主动控制策略。应用差动制动的方法对重型车辆进行了主动侧倾控制,还选取鱼钩等四种转向工况,以TruckSim和MatLab联合仿真来验证预警算法的精度与可靠性。仿真结果表明,基于差动制动的LQR控制方法能有效地降低侧翻指标——横向载荷转移率(LTR),避免侧翻的发生,显著提高了重型车辆的侧倾稳定性。

重型车辆AMT硬件在环仿真试验研究

以重型车辆电控机械式自动变速器(permanent magent synchronous motor,AMT)样机开发为应用背景,基于MATLAB/Simulink/Stateflow/RTW与dSPACE软硬件系统,开发了重型车辆AMT硬件在环仿真试验系统。利用该系统实时验证组合型两参数换挡控制策略,并进行了平路起步、坡道起步以及连续加、减挡AMT样车道路试验。结果表明:所开发的硬件在环仿真系统能快速、有效地验证重型车辆AMT控制策略,正确评估其综合性能,为重型车辆AMT控制器的开发提供了很好的系统测试平台。

重型车辆三维随机路面道路友好性仿真

基于谐波叠加法和三角网格法的基本原理,建立了三维随机路面数学模型。将车辆轮胎和钢板弹簧视为柔体,橡胶垫块和限位块简化为具有非线性刚度和阻尼特性的力元,建立了刚柔耦合的重型车辆整车多体动力学模型。在SIMPACK软件中将整车虚拟样机和三维随机路面集成,建立了三维随机路面激励下重型车辆行驶动力学模型。利用动载荷系数、95百分位四次幂和力两种道路友好性评价指标对不同行驶速度的重型车辆整车道路友好性进行分析。结果表明:车辆以60～90 km/h行驶在B级和C级三维随机路面时,随着车速的提高,中、后两轴车轮的道路友好性下降,前轴车轮的道路友好性并不随车速的增加而下降,在车速超过80 km/h后,道路友好性开始提高;整车随行驶速度的提高,道路友好性下降,B级路面道路友好性下降幅度较小,C级路面道路友好性下降幅度较大。

重型车辆自动变速技术及发展趋势

变速操纵自动化是重型车辆动力传动系统发展的主要方向。介绍了几种型式的自动变速系统原理与特点,国外重型车辆自动变速系统的发展趋势,特别是电控机械式自动变速系统在重型车辆上的应用,并提出了对国内发展重型车辆自动变速系统的思考,分析了重型车辆电控机械式自动变速系统开发要解决的关键技术问题。

重型车辆平顺性与对路面损伤关系的研究

用总加权值法评价车辆垂直方向的平顺性 ,用全概率法评价车辆对路面的损伤 ;车辆悬置质量、非悬置质量、车速、悬架刚度和阻尼等参数分别变化时 ,车辆平顺性与对路面损伤之间有较强的相关性。将本研究应用到车辆优化设计中 ,可实现车辆较高的平顺性和较轻的路面损伤。

重型车辆液压辅助驱动系统的前馈+反馈复合控制

基于传统重型车辆开发了液压辅助驱动系统,可使车辆在低附着路面上从单一的机械后轮驱动变为全轮驱动,从而提高车辆的动力性.为提高整车牵引效率,文中设计了前馈+反馈控制器来调节该系统中变量泵的排量,即通过前馈环节由挡位确定泵的目标排量,再根据前后轮转速差反馈环节动态调节泵的最终排量.基于Matlab/Simulink和AMESim平台的联合仿真结果表明,在典型的低附着路面条件下,使用液压辅助驱动系统后,车辆的最大爬坡度和牵引力分别提高了14.4%17.2%和13.4%15.6%.实车测试结果表明,该策略可保证液驱系统平稳工作,仿真模型具有较高的准确性.

基于整车多体模型的重型车辆对路面的损伤评价

为研究重型车辆对路面的损伤程度,利用多体动力学仿真软件SIMPACK建立了重型载货汽车整车行驶动力学模型。分析了6×4和8×4载货汽车满载和超载在B级路面以不同车速行驶时,各轴轮胎动载荷系数和法向作用力的变化规律;以基于95百分位四次幂和力的相对路面损伤系数为具体评价指标,进行了重型车辆对路面损伤程度的评价。结果表明:当载重量一定时,车辆各轴的轮胎动载荷系数和法向作用力均随行驶速度的提高而增大;当行驶速度一定时,车辆各轴的轮胎动载荷系数均随载重量的增加而减小,但轮胎法向作用力却随载重量的增加而增大;前轴轮胎动载荷系数大于中后轴和后轴轮胎动载荷系数,但其轮胎法向作用力小于中后轴和后轴。与6×4载货汽车相比,8×4载货汽车满载和超载在B级路面以不同车速行驶时,相对路面损伤系数下降14.64%～19.01%。采用8×4载货汽车进行货物运输,不但可提高运输效率,降低运输成本,还可减轻重型车辆对路面的损伤程度。

多轮重型车辆转向机构的设计分析

针对多轮重型车辆用中心臂连杆转向机构的设计进行了分析与研究。基于运动学原理以及车辆转向阿克曼原理,提出了该转向机构的解析设计方法,建立了等长约束方程,由切贝雪夫间隔确定了精确转向角,并编制了相应的设计计算程序,从而实现了对其尺寸参数的解析求解。在此基础上,利用ADAMS仿真软件对由此设计的单相和多相转向机构分别进行了运动学仿真与转向误差分析,结果证明转向效果基本满足阿克曼原理,验证了方法的正确性。

重型车辆电控机械式自动变速系统设计与应用

以dSPACE为控制器设计了重型车辆电控机械式自动变速系统(AMT),按照V模式开发流程进行了硬件设计,控制软件代码自动生成,整车标定与测试。在12挡手动变速重型载货汽车平台上,设计了AMT液压控制系统、换挡执行机构和离合器自动控制系统,确定了系统控制策略,完成了控制软件设计,进行了实车标定与控制性能试验。结果表明,基于dSPACE的重型车辆AMT系统控制性能达到了预期的目标,控制软件开发与实车参数标定、调试容易,可减少控制系统在设计、开发、试验到定型过程中的重复工作,加快研发周期。

重型车辆整车一体化自动变速技术

针对重型车辆装用手动操纵12挡机械变速器后,经常出现因换挡误操作、跳挡变速而造成换挡冲击,导致主离合器过度磨损的问题,设计了整车一体化自动变速系统,并设计了电气自动换挡执行机构。同时通过发动机电控单元的通信,实现了对整车动力传动的协调控制。实车试验证明,所加装的全气动机械自动变速系统解决了离合器过度磨损的问题,整车燃油经济性提升了20%。

双轮辙激励下多轴重型车辆动载特性仿真分析

为研究双轮辙激励下多轴重型车辆动载特性,采用有理函数功率谱密度的谐波叠加法模拟双轮辙激励的空间域随机路面,建立刚柔耦合的车辆整车虚拟样机,集成创建一个双轮辙激励的空间域路面车辆行驶动力学模型,仿真计算了车辆各轴两侧轮胎的法向作用力和车轮法向动载系数。结果表明,与单轮辙激励相比,双轮辙激励下得到的车辆各轴两侧车轮法向作用力的大小和变化规律均不相同,而且轮胎法向作用力最大值出现的位置也不同;不同车速下,车辆各轴两侧车轮的法向动载系数大小和变化规律完全不同,车辆前中轴的法向动载系数最小,中后、后轴的法向动载系数最大。研究结果可为精确计算多轴车辆轮胎动载荷,预测路面动态响应提供参考依据。

重型车辆双路制动液压系统性能仿真

对重型车辆电液伺服控制双路制动器系统进行了分析与设计。采用电液伺服控制的双联制动阀控制双腔制动油缸的双路制动方案,实现车辆的行车制动和紧急制动。通过分析制动器系统各组成模块和连接管路对制动性能的影响,建立了制动器系统的非线性数学模型。应用MATLAB/Simulink对系统的双路行车制动性能进行了仿真研究,验证了设计方案的合理性。台架试验表明:所设计的制动器液压系统的性能达到了设计要求。

基于线性矩阵不等式的重型车辆防侧翻鲁棒控制算法研究

将重型车辆侧翻稳定性控制问题转化为通过状态反馈控制实现鲁棒干扰抑制的问题。在此基础上,以动态横向载荷转移率为控制目标,设计一个基于线性矩阵不等式(LMI)的状态反馈鲁棒控制器。利用商业软件Trucksim中的模型,进行开环和人-车闭环的侧翻稳定性控制对比仿真。结果表明,LMI防侧翻鲁棒控制器可有效提高车辆的侧倾稳定性,并具有较好的抗干扰性和鲁棒性。

基于电磁离合器的重型车辆节能型电控液压转向系统

为降低重型车辆液压转向系统(HPS)的能耗,改善高速工况转向驾驶员路感、提出一种节能型电磁离合器电控液压转向系统(E-ECHPS),该系统采用电磁离合器控制转向泵转矩和转速。运用有限元分析法,建立电磁离合器主、副电机仿真模型,研究主、副电机的动力特性;研究电磁离合器功率输入输出的关系,分析该E-ECHPS的节能性;对E-ECHPS转向工况下的助力性能和直行工况下的能耗进行了仿真分析。结果表明:在转向工况,电磁离合器的输出转矩随车速增大而减小;在直行工况,在车速为10、40、80 km/h的时段内,该E-ECHPS的总能耗相比HPS减少71%。该E-ECHPS可实现随车速可变的助力特性,并具有明显优于HPS的节能性。

重型车辆电传动控制系统设计与仿真

设计了由转速、电流双闭环构成的电传动控制系统,使驱动电动机的输出功率与发动机输出功率相匹配,保证发动机能按其经济特性运行。起动时保持恒定最大允许电流,在尽可能短的时间内增加转速,使车辆具有良好的起动性能。在车辆行驶中保持系统的恒定输出,克服行驶阻力突然变化等扰动的影响。运用Matlab进行了仿真,得到了良好的静、动态品质。