柔性车身半挂汽车列车侧倾模型的建立与仿真分析

建立了包含非线性轮胎模型和柔性车身的半挂汽车列车数学模型,用于分析其侧倾稳定性,防止侧翻的发生。在Matlab/Simulink中搭建了仿真模型。给整车以转向盘角阶跃输入,分析了不同车速和结构参数下半挂汽车列车的各轴载荷转移变化情况,得出半挂汽车列车结构参数与侧倾稳定性的内在联系,为汽车设计与控制侧翻提供了参考与依据。

轮胎刷子模型分析Ⅲ.非稳态侧偏、转偏及稳态侧倾刷子模型

在弹性胎面和刚性胎体假设的基础上 ,分析了非稳态条件下印迹侧向变形的几何关系和印迹侧向“入口 /附着”条件。根据非稳态侧偏刷子模型和不同侧向输入间的几何关系 ,进一步分析了轮胎非稳态转偏刷子模型的建模机理 ,并推导出稳态转偏刷子模型。还分析了轮胎侧倾滚动时侧向变形以及轮胎滚动半径与垂直变形随横向坐标的变化关系 ,讨论了考虑胎宽时轮胎稳态侧倾刷子模型的建模过程。

高地隙田园管理机倾翻预警研究

在山地、丘陵等复杂作业工况下,农机失稳倾翻的事故频频发生。为了减少侧翻事故发生并提供侧翻预警,针对高地隙田园管理机,建立了整机三自由度侧倾动力学模型和基于动态横向载荷转移率(Lateral-load Transfer Ratio,LTR)的侧翻评价指标;选择鱼钩转向典型工况进行Simulink仿真,基于Labview开发侧翻预警系统并进行了实车试验。试验结果表明:侧倾动力学模型及其评价指标能够较好地实现侧翻预警,实车试验与仿真结果契合度较高;开发的侧翻预警系统具有较好的实时性和准确性,为高地隙田园管理机应用于现实复杂工况的行驶、作业提供了安全保障。

基于遗传算法的液罐车侧倾稳定性模型

为了研究液罐车罐体几何尺寸对整车侧倾稳定性的影响,基于准静态方法建立了椭圆形截面罐体内液体晃动的质心运动和整车倾覆力矩求解方程,并推导出液罐车侧倾响应动力学方程,将2种方程进行联合仿真,得到液罐车侧倾响应动力学模型。以不同充液比的液体质心高度和整车倾覆力矩为优化目的,运用改进型遗传算法对液罐车罐体进行优化。结果表明:椭圆形液罐车的侧倾稳定性较圆形截面更好;椭圆形截面液罐车罐体的最优几何尺寸为长轴1.64m,短轴1.2m;最优椭圆截面尺寸液罐车的侧倾稳定性较其他尺寸液罐车有所提高。

基于可变终端Tube-Based MPC的机场除雪车横向稳定性控制方法

为了提高机场路面自动驾驶除雪车作业过程中的侧倾稳定性,提出了一种基于可变终端tubebased MPC的机场除雪车横向稳定性控制方法。建立了除雪车作业的三自由度侧倾动力学解耦模型,采用tube-based MPC控制算法,基于除雪车横向稳定性、误差跟踪特性等约束条件设计了LQR函数,使MPC具有更好的鲁棒性,并在此基础上针对除雪车高速情况下可能出现的跟踪偏差发散设计了可变终端集。设计了多重模糊控制策略,确保除雪车在安全可行域内的灵活性和极端情况的安全性。仿真结果表明,采用tube-based MPC对比传统MPC在高速下除雪车综合跟踪性能提升80.22%,车身稳定性提升66.62%;加入多层模糊控制和可变终端约束的tube-based MPC对比可变终端约束的tube-based MPC在高速情况下除雪车综合跟踪性能提升71.77%,车身稳定性提升26.27%。

考虑侧倾的无人车NMPC轨迹跟踪控制

针对高速行驶工况下,无人车转弯时的侧倾易导致车辆模型非线性程度增加,引起轨迹跟踪精度下降和状态失稳的问题,设计一种考虑车辆侧倾因素,基于非线性模型预测控制(NMPC)的无人车轨迹跟踪控制器.根据拉格朗日分析力学和车辆运动学,考虑车辆侧倾几何学和载荷转移效应,建立考虑侧倾因素的非线性车辆模型,包括车体动力学模型和修正的“Magic Formula”轮胎模型;基于此车辆模型,构建非线性模型预测控制器(NMPC)的预测模型,并设定控制器的线性、非线性约束,以保证车辆的运动状态处于稳定区域内.在Carsim和Simulink联合仿真平台上,验证车辆高速蛇形工况和双移线工况下的轨迹跟踪控制效果,仿真结果显示,所设计的控制器可有效改善高速弯道工况下的跟踪精度和车辆状态稳定性.

罐车动力学建模与刚-液耦合特性研究

针对罐内液体晃动与罐车之间耦合效应极易影响车辆行驶稳定性的问题,基于参数化的等效单摆模型建立带贮罐类重型车辆的侧倾动力学模型,研究不同侧向加速度与悬架系统对侧倾稳定性的影响。结果表明:罐车的运动状态与液体晃动的耦合效应,加长了贮罐内液体晃动的振荡周期,且随着侧向加速度的增大,液罐车的载荷转移率幅值随之增大,从而降低车辆的稳定性。此外,车辆左、右轮阻尼与弹簧的刚度差对侧倾稳定性的影响较大,当左、右轮各自的阻尼和刚度相差过大时,罐车的侧倾稳定性急剧降低,因此定期检查悬架系统的性能对保证车辆行驶稳定性十分重要。