HHO优化的SUV防侧翻模型预测控制

针对运动型多功能汽车(sport utility vehicle,SUV)避障过程中侧翻安全问题,推导改进汽车侧翻评价指标并设计融合哈里斯鹰算法(HHO)离线优化器的模型预测控制器。建立六自由度车辆动力学模型,推导并改进侧翻稳定性评价指标。采集自车状态,将车辆参数输入到模型预测控制器中;设计融合侧翻评价指标、横摆角速度的代价函数;设计含HHO算法的离线优化器优化代价函数中参数的权重系数。选取3种典型工况进行避障防侧翻控制仿真,结果表明SUV使用融合HHO离线优化器的模型预测控制器可有效避免侧翻危险,并且具有较好的鲁棒性。

自适应多种群遗传优化的SUV防侧翻控制方法

针对SUV容易侧翻的问题,研究了自适应多种群遗传算法优化LQR差动制动防侧翻控制方法。建立包含横向、横摆、侧倾运动的3自由度车辆动力学模型;根据车辆状态参数设计LQR防侧翻控制器,控制4个车轮制动力;提出自适应多种群遗传算法优化LQR参数矩阵。选取典型侧翻工况仿真分析,结果表明该方法能够有效防止SUV侧翻。与手动调参的控制器相比,LQR防侧翻控制器能更快速控制横摆角速度、侧翻指标和侧倾角趋于稳定,提高SUV主动安全性;且不同的工况下防侧翻控制具有较强的鲁棒性。

基于动态稳定性的汽车侧翻预警

为提高汽车侧翻预警算法的实时性及动态过程侧翻预警的精度,提出基于动态稳定性的汽车侧翻预警算法。考虑车轮侧倾外倾和侧倾转向及悬架变形外倾和变形转向对轮胎侧偏特性的影响,建立多自由度汽车侧翻动力学模型;应用汽车侧翻动力学理论及劳斯稳定性判据获得汽车侧翻动平衡稳定条件及汽车侧翻动平衡状态的抗干扰稳定条件,并提出侧翻动态稳定因子作为汽车动态稳定性的评价指标;融合汽车侧翻预警机理及侧翻动态稳定因子设计出基于动态稳定性的汽车侧翻预警算法;针对高速紧急工况下运动型多功能车侧翻过程进行动态侧翻预警仿真分析。结果表明,基于动态稳定性的汽车侧翻预警算法预警结果准确、实时,可提高动态过程汽车侧翻预警精度,降低侧翻危险的误报警率,有助于改善汽车防侧翻的主动安全性能。

汽车侧翻及稳定性分析

通过对三自由度线性汽车侧翻模型的理论分析,得到了汽车侧翻系统准动态稳定因子。与静态稳定因子进行了比较,并应用劳斯-赫尔维茨稳定性判据得到了汽车侧翻系统的稳定性条件。通过数值仿真分析得到了汽车结构参数对侧翻稳定区域的影响,并通过固定转角及变车道行驶两个实例仿真来验证,得到结果与理论分析一致。

汽车电控液压制动系统动态性能分析及试验研究

为改善汽车主动安全性能,简化制动系统结构,研制一种电控液压制动系统,对其动态性能进行理论和试验研究。分析电控液压制动系统的结构原理和工作模式;根据关键零部件的液压特性理论推导电控液压制动系统的动力学模型;运用线性回归理论对系统模型中难以测量的关键参数加以辨识,利用自行研制的电控液压制动系统试验台测试数据进行模型验证;以BJ2500汽车为对象,研究电控液压制动系统制动过程,蓄能器压力、脉宽调制占空比、轮缸工作点压力及液压管路等因素对系统动态性能的影响;在制动性能测试试验场的平直路面进行电控液压制动系统的实车制动试验,结果表明所研制的电控液压制动系统动态响应速度快、控制精度高,制动过程车速平稳降低,制动方向稳定性好。

汽车侧翻预警及防侧翻控制

为了减少汽车侧翻事故,提出了一种基于模型的汽车侧翻预警算法以及在预警基础上的防侧翻控制算法.预警算法通过三自由度线性汽车侧翻模型计算将来一段时间内汽车横向载荷转移律的绝对值,由侧翻条件得到侧翻危险时间;控制算法根据预警时间来触发比例-微分控制器对汽车实施控制.结果表明,预警算法能够及时准确预测汽车侧翻危险,而控制方法可以更好地发挥制动器效能,防止汽车侧翻.

多种群遗传优化的客车防侧翻鲁棒控制方法

为改善客车主动防侧翻能力,提出多种群遗传优化的防侧翻鲁棒控制方法。考虑车轮侧倾外倾、侧倾转向、悬架变形外倾和变形转向对轮胎侧偏特性影响,以及客车垂向与侧倾运动的耦合特性,建立6自由度客车侧翻动力学模型;针对客车的实际干扰及参数不确定性,以最大横向载荷转移率为控制目标,融合差动制动原理设计客车主动防侧翻的鲁棒控制方法;应用多种群遗传理论对控制器的权函数进行动态优化,增强控制系统的抗干扰能力;选取J-Turn及Worst-Case典型侧翻工况进行数值仿真,分析防侧翻控制方法对不同行驶工况的适用性、前轮转向干扰及路面干扰下的抗干扰稳定性以及簧载质量和车速变化时参数摄动鲁棒性。结果表明该方法能将客车侧翻危险速度提高75%以上,有效改善客车主动防侧翻能力;且对不同行驶工况、不同类型干扰及参数变化均有强鲁棒性。

基于动态预警的汽车防侧翻鲁棒控制

为改善汽车防侧翻控制系统的时滞特性,提出以动态侧翻预警时间为评价指标的汽车侧翻稳定性改善方法。考虑侧倾外倾及侧倾转向因素,建立多自由度汽车侧翻动力学模型。融合汽车侧翻动平衡稳定条件及汽车侧翻动平衡状态的抗干扰稳定条件研究汽车动态侧翻预警算法,并提出以动态侧翻预警时间和横向载荷转移率为双变量反馈的汽车防侧翻鲁棒控制策略。针对高速紧急工况下运动型多功能汽车侧翻过程进行动态侧翻稳定性仿真分析。结果表明基于动态预警的汽车防侧翻控制算法可有效解决控制系统时滞问题,改善了汽车侧翻动平衡稳定性及抗干扰稳定性,有助于提高汽车的主动防侧翻能力。

基于电液制动的运动型多用途车防侧翻控制

针对高速紧急工况下运动型多用途车的侧翻主动安全问题,提出一种基于电液制动系统的汽车防侧翻单神经元PID控制策略。考虑紧急工况下前轮转角大及制动时汽车纵向运动与横向运动的耦合等非线性因素,建立运动型多用途车的非线性四自由度动力学模型;为满足汽车防侧翻控制对制动力的要求,研制了电液制动系统,试验表明可单独提供每个车轮所需制动力;兼顾汽车侧翻安全性及舒适性,提出一种新的汽车侧翻性能评价指标;基于该指标研究了差动制动的控制规则及单神经元PID控制算法。典型工况下的仿真实验表明,基于电液制动系统的防侧翻控制策略可有效防止汽车侧翻,且同时改善汽车侧倾时的舒适性和操纵性。

轮毂电机驱动电动汽车的侧翻稳定性分析与控制

针对轮毂电机驱动电动汽车非簧载质量与侧倾稳定性之间的非线性关系,分析不同路面激励下非簧载质量对轮毂电机驱动电动汽车侧翻稳定性的影响,提出分层防侧翻控制策略。考虑轮毂电机驱动电动汽车四轮独立驱动特点,建立包括主动悬架在内的汽车侧翻动力学模型,确定适用于不平整路面的绊倒型侧翻因子;以某轮毂电机驱动SUV为对象,分析非簧载质量与侧翻稳定性之间的关系;根据四轮独立驱动的特点,设计分层控制器,选取典型汽车侧翻工况进行实例仿真。研究结果表明:在平整路面上,非簧载质量与车辆侧翻稳定性成正态分布关系;在不平整路面上,非簧载质量对车辆侧翻稳定性的影响存在耦合关系;提出的防侧翻分层控制器,可有效提升车辆在不平整路面行驶时的防侧翻能力。

基于AMESim的电控液压制动系统动态性能分析

为了提高汽车的主动安全性,改善电控液压制动系统的动态性能,进行了基于AMESim的电控液压制动系统动态性能分析。介绍了电控液压制动系统的结构和工作原理,建立了电控液压制动系统主要模块的数学模型,应用AMESim软件建立了电控液压制动系统的液压模型,分析了制动轮缸压力动态特性随电磁阀结构参数、轮缸结构参数及制动油性能参数变化的规律,为电控液压制动系统的性能优化设计提供了依据。

踏板感觉可控的汽车制动踏板模拟器研究

制动踏板模拟器为驾驶员提供踏板感觉反馈信息,是电控制动系统的重要部件。提出了一种基于电磁阀控制实现的踏板感觉可控的汽车制动踏板模拟器,分析了电控制动系统中踏板模拟器工作原理,建立了汽车制动踏板模拟器的电液耦合动力学模型,提出了单神经元自适应PID调节的电磁阀控制策略,并通过实例仿真分析了踏板特性的影响参数。结果表明该策略可在制动踏板行程内控制踏板力相对误差不超过5%。

运动型多功能汽车动态侧翻预警系统研究

汽车侧翻是一种迅速发生且非常致命的事故,为及时准确地获得汽车侧翻状态信息,针对运动型多功能汽车(SUV)研究了一种动态侧翻预警系统。根据侧翻运动规律建立了三自由度SUV侧翻动力学模型,研究了SUV动态侧翻预警算法,设计了以16位单片机为核心的动态侧翻预警系统硬件结构。对典型工况下的SUV动态侧翻预警性能进行了实验分析,结果表明:该系统计算汽车侧翻预警时间(TTR)准确且实时性好,减小重心高度、方向转角及车速,增加轮距宽度将有助于获得更大的动态侧翻预警时间,提高汽车防侧翻主动安全性。

汽车电控机械制动系统设计及性能分析

为提高汽车制动系统的响应速度和制动效能,改善汽车的主动安全性能,提出了一种基于钢球和契形斜面增力机构的汽车电控机械制动系统。首先分析了汽车电控机械制动系统的工作原理,按模块建立了汽车电控机械制动系统的机电耦合动力学模型;根据试验结果获得了不同制动工况的驾驶员制动意图,运用Simulink软件进行了汽车电控机械制动系统的动态性能分析,与传统液压制动系统对比。结果表明该电控机械制动系统能根据实际制动工况快速提供制动力且提高制动效能,可有效改善汽车制动过程的主动安全性。

基于模糊差动制动的运动型多功能汽车防侧翻控制

为了提高SUV高速紧急操纵下防侧翻性能,提出了基于模糊差动制动控制的防侧翻控制策略。研究中考虑轮胎非线性因素的影响,建立了4自由度非线性汽车侧翻模型,并通过横向载荷转移率负反馈设计了参数自整定的模糊PID控制器,以驱动电控机械制动系统(EMB)产生抗横摆力矩防止汽车侧翻。典型工况下的算例分析结果表明,该控制策略能充分发挥EMB响应快的特性,防止SUV高速紧急操纵下侧翻。

用于智能汽车的复杂光照环境车道线检测及跟踪方法

针对复杂光照环境的智能汽车行驶安全问题,提出一种车道线检测及跟踪的改进方法。在图像预处理阶段,应用灰度变换方法增大不同光照环境的车道线和道路对比度;用改进概率Hough变换方法提取二值化图像中的车道线;用最小二乘法进行车道线拟合;根据前一帧车道线检测结果建立Kalman滤波动态感兴趣区域,实现车道线准确跟踪。进行夜间光照、弱光照、强光照及正常光照等不同光照环境下的车道线检测和跟踪实验。结果表明:该方法的准确率约为97.53%,对于单帧车道图像的处理时间约为60 ms,具有较好的准确性和实时性,并具有抗路面阴影、交通标志、车辆遮挡、路灯等因素干扰的能力。

联合AMESim/Matlab的汽车制动踏板模拟器动态性能分析

设计了基于进、出油电磁阀控制的汽车制动踏板模拟器,分析了电控液压制动系统中踏板模拟器的工作原理,应用AMESim软件建立了汽车制动踏板模拟器的动力学模型,联合Matlab软件设计了踏板特性跟踪的PID控制策略。通过实例,仿真分析了重要参数对踏板特性的影响规律,为设计具有良好制动感觉的制动踏板提供依据。

采用电控液压制动系统的SUV防侧翻鲁棒控制

为改善运动型多功能汽车(SUV)主动防侧翻能力,提出基于电控液压制动系统的鲁棒防侧翻控制方法。考虑汽车的纵向、侧向、横摆、侧倾以及4个车轮的运动,建立8自由度非线性汽车模型;以线性3自由度侧翻系统为参考模型设计鲁棒控制器,以横向载荷转移率作为侧翻评价指标,应用差动制动原理分配横摆力矩控制多自由度车辆;用AMESim软件建立电控液压制动系统模型,用于控制各轮制动力矩;选取J-Turn及Worst-Case典型侧翻工况进行数值仿真,分析防侧翻控制方法对不同行驶工况的适用性。结果表明:EHB系统能够满足防侧翻制动要求;该方法能有效减小横向载荷转移率,降低SUV侧翻危险。

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。

工科研究生实验教学改革的探讨

实验教学是工科研究生教育的重要组成部分,直接影响着研究生的科研水平和创新能力。本文针对当前工科类研究生实验教学中存在的问题,结合我校车辆工程专业研究生实验教学实践和改革的体会,提出了新形势下工科研究生实验教学的几点改革意见。