商用车电控空气悬架提升桥牵引辅助策略研究

为验证商用车的牵引辅助功能通过比例控制策略的原理及实现方式,本文以三桥商用车电控空气悬架系统为主要研究对象,利用拉格朗日方程建立整车行驶动力学的理论模型,此基础上搭建Simulink仿真模型,提出面向基于比例控制的提升桥控制策略。为分析实车应用可行性,分别在坡道工况和水平冰雪路面工况下,验证了该控制策略的牵引辅助效果,通过控制提升桥举升,有效转移驱动轴和提升桥载荷比,使车辆在符合承载要求前提下提高车辆驱动力,通过实验仿真验证该控制策略的有效性。

一种电控空气悬架ECU下线检测系统设计

针对传统电控空气悬架电子控制单元(Electronic Control Unit,ECU)下线检测过程中存在的人工检测精准度差、效率低等问题,开发了一款自动电控空气悬架ECU下线检测系统。分析了电控空气悬架ECU下线检测系统各项技术需求,设计了上位机+系统检测平台的系统架构;选择数据采集卡、CAN卡等部件搭建了下线检测系统检测平台;采用C#编程语言开发了上位机软件,软件采用UI界面层、业务逻辑层和数据层的三层架构,通过CAN总线通讯方式实现上位机、检测平台及待测ECU的双向通讯。测试结果表明,该下线检测系统可实现电控空气悬架ECU自动下线质量检测,并完成了测试数据的智能管理,满足电控空气悬架ECU的检测功能需求。

具有多工作模式的电机式主动横向稳定器控制策略研究

为兼顾不同工况下侧倾稳定性及平顺性,并考虑驾驶员驾驶习惯的差异性,本文提出并研究具有多工作模式的电机式主动横向稳定器(Electric active anti-roll stabilizer,EAAS)模糊控制策略。首先利用MATLAB/Simulink和Vehicle Network Toolbox建立具有EAAS的九自由度整车动力学仿真模型,然后采用Mamdani模糊控制方法,构建具有多工作模式的EAAS模糊控制策略,并利用角阶跃工况和鱼钩工况分别开展离线仿真,最后设计出EAAS电子控制单元及其半实物仿真台架,并通过半实物仿真进一步验证了EAAS模糊控制策略的有效性,主要研究结果表明,基于多工作模式的EAAS模糊控制策略能够有效提高车辆侧倾稳定性。

基于Simulink的MC9S12XEP100底层自动代码生成设计

针对传统汽车电子控制单元设计开发过程中存在的手工编程效率低、可靠性差和开发周期长等问题,本文提出一种基于Simulink自动代码生成技术的设计方法。在Matlab/Simulink环境下,对NXP公司16位单片机MC9S12XEP100编写包含系统目标文件在内的控制文件,实现嵌入式C代码生成。同时,编写C MEX S函数及模块目标语言编译器(target language compiler,TLC)文件,并进行封装,实现该款芯片各底层驱动模块代码内嵌,添加至Simulink模块库,在Simulink中对底层模块进行模型搭建,并生成嵌入式代码进行硬件在环测试。测试结果表明,本文所设计的底层自动代码生成技术,实现了底层代码的自动配置,同时与应用层代码结合,实现CAN车速报文接收和定时发送,所解析的车速信号与Simulink模拟车速信号对比一致,验证了本文所设计的底层驱动模块的高效性和可行性。该研究能够有效解决项目研发过程中底层代码配置复杂的问题。

新型连续阻尼可调悬架系统超视距预瞄控制策略研究

针对连续阻尼可调悬架系统中存在的典型时滞问题,本文提出一种基于云平台的超视距预瞄控制策略。首先,利用MATLAB/Simulink构建七自由度连续阻尼可调悬架系统整车动力学模型;然后利用云服务器搭建超视距预瞄控制策略运行平台,并基于消息队列遥测传输(Message queuing telemetry transport,MQTT)协议将车载控制单元与云服务器接入物联网平台,实现云端控制策略与车载控制单元的数据通讯;最后利用CarSim-Simulink联合仿真模型及车载控制单元进行硬件在环试验。结果表明,所提出的控制策略不仅能改善悬架系统的平顺性,而且将预瞄控制策略部署于云端的方式可有效降低车载电子控制单元负荷。

车辆半主动悬架粒子群模糊混合控制策略

在Matlab中建立4自由度1/2半主动悬架车辆模型后,构建模糊混合控制器,利用粒子群优化算法对模糊混合控制器的隶属度函数和模糊控制规则同时进行优化,开发了粒子群模糊混合控制策略。为了有效验证所提出的控制策略,在搭建的车辆半主动悬架系统控制策略硬件在环仿真试验平台上进行了粒子群模糊混合控制策略的半实物仿真试验。硬件在环仿真试验结果表明,粒子群模糊混合控制策略明显优于传统模糊控制策略,能有效地提高半主动悬架系统的综合性能,并且在不同路面输入激励下均能取得较好的控制效果。

基于地棚控制的半主动悬架车辆道路友好性仿真

针对被动悬架系统自身动态特性不可调的局限性,建立了基于地棚控制策略的重载车辆半主动悬架系统的道路友好性仿真模型,分析了无场阻尼系数、车辆行驶速度对车辆-路面动态载荷的影响。利用动态载荷系数、动态载荷应力因子2个道路友好性指标进行了评价,采用参数化分析方法分别研究了无场阻尼系数、车辆行驶速度对道路友好性的影响。研究结果表明,无场阻尼系数对车辆-路面动态载荷的平均值影响比较明显,对其标准差影响并不明显,数值上对道路友好性并无影响;提高车辆行驶速度将降低基于地棚控制策略的半主动悬架系统对道路的友好性。

基于主动悬架系统车辆的道路友好性

为分析悬架系统对车辆道路友好性的影响,设计出可提高道路友好性的主动悬架系统最优控制器,及可分析基于最优控制策略的主动悬架系统,以及被动悬架系统的道路友好性动态仿真模型,仿真分析得出车辆在两种典型的A、B级路面行驶时,基于最优控制策略的主动悬架系统及被动悬架系统车辆对路面造成的动载荷。利用动态载荷系数、动态载荷应力因子及95百分位综合四次幂力三种典型道路友好性评价指标对两种悬架系统的道路友好性进行分析比较。结果表明,采用动态载荷系数、动态载荷应力因子对悬架系统的道路友好性进行评价时,在A级路面上,主动悬架系统的道路友好性分别是被动悬架系统的1．5、1．6倍;在B级路面上主动悬架系统的道路友好性是被动悬架系统的1．5、2．5倍;采用95百分位综合四次幂力指标评价两种悬架系统的道路友好性时,在A级路面上,两种悬架系统的道路友好性相差无几;在B级路面上主动悬架系统的道路友好性比被动悬架系统提高2.5倍。因此,具有合理控制参数的基于最优控制策略的主动悬架系统可提高重型车辆的道路友好性。

基于模糊PID的半主动悬架控制策略研究

针对传统被动悬架平顺性不足的问题,本文研究了基于模糊PID的半主动悬架控制策略。通过CarSim软件建立某C级轿车的整车模型,基于模糊PID控制原理在Simulink中设计控制器并配置相关参数,建立基于滤波白噪声的路面模型,并将其载入CarSim软件。通过在CarSim中设置数据输入、输出仿真端口,将车辆模型运行数据通过S-Function模块发送到Simulink中求解控制信号,再通过S-Function模块施加到CarSim中,形成闭环控制系统,最后进行联合仿真试验验证模糊PID控制算法的有效性。仿真结果表明,配置有模糊PID控制器的半主动悬架明显改善了车辆的平顺性。该研究具有广阔的应用前景。

基于模型的电控空气悬架系统控制策略与实车试验

设计了以Freescale XDT512为核心芯片,且由最小系统、电源模块、驱动电路、速度处理模块、两向加速度模块、模拟量输入模块和通信模块等组成的电控空气悬架系统(ECAS)电子控制单元;利用基于模型的设计方法开发了电控空气悬架系统的控制策略模型,其主要由自动模式子模块、手动模式子模型和维修模式子模型等组成;在自动模式下,根据车速自动调整车身高度;在手动模式下,驾驶员可通过人机操控界面,自主地设定车身高度;通过维修模式,可禁止电控空气悬架工作,防止出现误动作。通过合理设计测试用例对所设计的控制模型实施结构性、功能性测试;经控制模型的定点化处理,并利用RTW代码生成技术将所设计的控制模型转换为应用层程序,并与底层驱动相互集成后,编译下载至所开发的ECAS电子控制单元;开展实车验证试验,试验结果表明所设计的控制策略能较好地满足设计要求。

基于人机交互系统的商用车ECAS故障诊断研究

为提升商用车的行驶安全性,本文基于触摸屏式新型人机交互系统,对商用车电控空气悬架(electronically controlled air suspension,ECAS)系统的故障诊断系统进行研究。针对ECAS故障诊断系统总体架构,提出了ECAS故障诊断及故障保护机制,阐述了典型ECAS故障实例的诊断策略,并采用Matlab/Simulink搭建了诊断策略模型和故障码生成模型。为验证本文所提出的故障诊断及故障保护机制的可行性与实用性,以ECAS系统中压力传感器为例,对模型进行仿真分析和硬件在环试验。试验结果表明,在典型压力传感器故障工况下,本文所提出的ECAS故障诊断及故障保护机制,能够准确检测出相应故障,正确输出一系列相关信号,并在人机交互系统上将诊断结果进行实时显示。该研究对商用车ECAS人机交互系统的故障诊断系统设计开发具有一定的参考价值。

基于代码生成的电控空气悬架系统电子控制单元

为提高某型SUV车辆的行驶平顺性、通过性等,对其进行空气悬架改装,并设计了由最小系统、车速信号调理模块、电动气泵控制模块、组合电磁阀控制模块、车身高度检测模块、CAN总线模块、车身加速度测量模块等组成的以Freescale XDP512为核心芯片的电控空气悬架系统电子控制单元,利用Real-Time Workshop(RTW)代码生成技术将所制定电控空气悬架系统控制策略转化为ANSI C代码并下载至电子控制单元,然后对安装电控空气悬架系统的试验车辆进行了车身高度与车速耦合试验、转向试验、急加速试验、急减速试验、平顺性试验,结果表明所设计的电控空气悬架系统控制单元能够实现车速信号调理、车身高度与车速耦合、电动气泵控制及组合阀控制等功能。

车辆半主动悬架系统模糊混合控制策略

在建立4自由度1/2车辆半主动悬架系统模型基础上,首先研发了兼顾车辆平顺性与道路友好性的模糊混合控制策略,然后利用自行开发的以Freescale MC9S12XDP512为核心处理芯片的16位电子控制单元,并结合Matlab/Real-time Windows Target模块搭建了车辆半主动悬架系统控制策略硬件在环仿真平台,在该平台开展了基于硬件在环的半实物仿真试验,深入验证模糊混合控制策略的实车应用可行性。试验结果表明,与天棚控制、地棚控制相比,所提出的模糊混合控制策略可以有效兼顾车辆平顺性和道路友好性,具有较好的实车应用前景。

非线性主动悬架自适应滑模反步控制研究

针对主动悬架系统非线性特性和系统参数不确定性的问题,提出了一种非线性主动悬架自适应滑模反步控制算法。基于主动悬架非线性特性的问题,建立二自由度1/4非线性主动悬架模型。同时,在考虑主动悬架系统参数不确定性的条件下,在反步控制理论的基础上,结合滑模控制与自适应控制,提出了一种自适应滑模反步控制策略.为了验证本文所提出的自适应滑模反步控制器的控制效果,在Simulink中建立控制器仿真模型,对二自由度1/4非线性主动悬架进行仿真实验。仿真结果表明,与被动悬架相比,本研究所提出的控制策略,车身垂向加速度均方根值减小了70%左右,轮胎动变形均方根值减小了10%左右,结果表明车辆稳定性得到优化,不仅能够解决悬架系统参数不确定性问题,而且有效提高了悬架系统性能,改善了车辆运行过程中的平顺性和乘坐舒适性。该研究对主动悬架的控制研究具有重要意义。

基于TC275的电控空气悬架控制单元标定系统设计

为实现电控空气悬架系统电子控制单元中关键参数的测量及标定,使开发的控制策略在不同类型车辆中具有较好的移植性,本文基于控制器局域网标定协议(controller area network calibration protocol,CCP),对电控空气悬架标定系统进行分析,并开发了基于英飞凌TC275单片机的电控空气悬架标定驱动程序,同时采用上位机标定软件CANape,对电控空气悬架的标定参数进行测量和标定。研究结果表明,本文设计的标定系统,可以实现对电子控制单元的在线标定,完成测量标定任务,可以使开发的控制策略根据不同车型、不同驾驶人群进行调整,有效提高了开发效率。该研究提高了车辆的平顺性及燃油经济性。

基于混合控制策略的半主动悬架道路友好性

为提高重载车辆悬架系统的道路友好性,利用Matlab/Simulink建立基于混合控制策略的半主动悬架系统的道路友好性仿真模型,分析了阻尼力分配系数对车辆-路面动态载荷的影响。利用动态载荷系数、动态载荷应力因子道路友好性指标评价了具有混合控制策略的半主动悬架系统的道路友好性。研究结果表明,当阻尼力分配系数为0.2～0.6时可使基于混合控制策略的半主动悬架系统的具有较好的道路友好性。

考虑双时滞特性的半主动悬架系统道路友好性仿真研究

针对半主动悬架系统普遍存在的时滞特性,利用Matlab/Simulink建立可分析双时滞特性对基于混合控制策略的半主动悬架系统的道路友好性影响的仿真模型,分析各时滞参数匹配关系对半主动悬架系统的车辆-路面动态载荷的影响,并利用动态载荷系数、动态载荷应力因子道路友好性指标评价了具有时滞特性对基于混合控制策略的半主动悬架系统的道路友好性影响。研究结果表明在不考虑传感器时滞时,阻尼器的时滞参数设定为0.005～0.007s时可使半主动悬架系统具有较好的道路友好性;得到了最优道路友好性带形区域,即当同时考虑传感器和阻尼器时间滞后参数匹配关系时,两时间滞后设定在由L1和L2构成的最优道路友好性带形区域内时,可有效提高半主动悬架系统的道路友好性。

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。

半挂牵引车车架异常断裂原因分析

建立了以板壳单元为基本单元的半挂牵引车车架有限元分析模型,针对半挂牵引车在使用过程中车架异常断裂问题,应用NASTRAN有限元分析软件对车架强度进行了静态及模态分析。有限元分析结果表明,车架断裂现象是由于第4横梁与纵梁连接铆钉处和侧翼板前部的第1个铆钉连接处,应力值已大于或接近材料的最小屈服强度,及在该处出现较大的交变应力而产生的。有限元计算结果与实车车架断裂结果相吻合,证明所采取的建模方法和分析方法是可行的。根据实际工艺要求,给出了该车架结构的改造方法,实际改造结果表明改造方法是非常有效的,断裂区的强度有明显提高。与原结构相比,在弯曲和扭转工况下,最大应力值分别下降38%和57%。

自卸汽车车架模态试验与分析

针对某自卸汽车在使用过程中出现的横向抖动问题,采用试验模态分析技术对车架动态性能进行了分析,得到了该车架的各阶模态频率、模态阻尼以及模态振型等。分析结果表明,该自卸汽车车架前部刚度较弱,当激励频率接近或等于5.75Hz和10.36Hz时,可使车架共振产生横向抖动。从而为进一步研究整车振动、疲劳、噪声等问题奠定了基础,也为车架结构的优化设计提供了参考依据。