多轴转向车辆转向机构优化设计

多轴转向车辆转向机构是车辆转向时实现内、外轮理想转角关系的核心部件。该文根据汽车车轮转向特性,利用阿克曼定理,应用ADAM S软件建立多轴转向车辆转向机构的仿真模型,同时对转向机构进行了优化。和传统的设计方法相比,这种方法提高了精度和效率。对其它多轴车辆转向机构的优化设计也有一定的参考价值。

一种具有不同转向模式的多轴转向车辆设计

为改善多轴转向车辆的低速机动性和高速稳定性,设计了一种具有四种转向模式的多轴转向车辆,并基于零侧偏角比例控制策略分析了该车的转向性能。阐述了车辆系统设计和转向执行器的选择流程;建立了多轴转向车辆的二自由度模型,并基于零侧偏角比例控制策略,推导出了车辆质心侧偏角、横摆角速度和侧向加速度的传递函数;利用MATALAB对不同转向模式下车辆的稳态响应和瞬态响应进行了仿真分析。结果表明:合理选择车辆转向模式能够有效改善车辆的低速机动性和高速稳定性。

多轴转向车辆转向杆系的受力分析

某采用机械式液压助力转向的多轴转向车辆,经常出现转向杆系损坏的现象。为了分析转向杆系损坏的原因,进一步提高系统的可靠性,通过大型工程分析软件ADAMS对转向杆系进行虚拟样机建模。利用模型对转向杆系进行了虚拟试验分析,给出了各杆件受力分析的仿真结果。仿真结果分析表明造成转向杆系损坏的原因是由于受力过大,并提出了相应的改进措施。通过改进后测试,对虚拟样机的仿真结果进行了对比,证明虚拟样机模型是正确的,改进措施是有效的。结果使整个杆系最大受力降低了30%。

多轴转向车辆模糊H_∞保性能控制

为提高多轴转向车辆的控制性能和操纵稳定性,考虑多轴转向车辆的轮胎非线性、不确定性和外界干扰,提出一种基于区域极点约束和T-S(Takagi-Sugeno)模糊模型的H∞模糊保性能控制方法。分析基于轮胎立方非线性动力学的多轴转向车辆三自由度非线性模型,建立具有不确定性和外界干扰的多轴转向车辆模糊T-S模型。针对固定极点配置适用范围问题,对各个局部线性子系统设计区域极点约束的保性能控制器,并共用T-S模糊模型的前件和采用并行分配补偿法(Parallel distributed compensation,PDC)计算出总控制器。应用Matlab软件的线性矩阵不等式(Linear matrix inequality,LMI)和模糊逻辑控制(Fuzzy logic control,FLC)工具箱对某五轴转向车辆控制器进行求解,并对原非线性闭环系统进行控制仿真。结果表明控制算法有效,具有一定的鲁棒性,并有利于改善多轴转向动态性能和提高操纵稳定性。

多轴转向车辆侧向动力学分析

利用拉格朗日分析力学体系,推导了考虑转向系统刚度、轮胎侧偏刚度和转向助力等因素的线性多轴转向车辆的三自由度普适动力学方程.利用两轴车辆动力学方程验证了多轴转向车辆动力学方程的正确性和普适性.基于上述普适方程,给出了车辆稳态圆周行驶的评价参数.探讨了采用质心零侧偏角控制策略的多轴转向车辆转向特性.分析了影响多轴转向车辆转向性能的因素.通过仿真分析、理论推导和试验相结合的方法验证了所推结论的正确性.为多轴转向车辆的设计和转向性能评价提供了理论依据.

多轴转向车辆动态转向控制策略研究

为了提高多轴转向车辆的转向安全性和操纵稳定性,对基于零侧偏角比例控制策略的多轴转向车辆的普适动力学模型进行了推导,并利用ADAMS/View和Easy5软件建立了三轴转向车辆的机电液一体化联合仿真模型。仿真分析了不同工况下,各轴转向油缸受力的变化规律、车轮转角的变化规律、质心侧向加速度和横摆角速度的变化规律等。最后,针对质心零侧偏角比例控制的缺点,提出了一种系数改进法,该方法对提高多轴转向车辆高速的灵活性和稳定性具有重要的意义。

基于T-S模糊模型的多轴转向车辆H_∞鲁棒控制

为解决多轴转向车辆模型非线性和各种干扰影响下的控制问题,分析了轮胎非线性和外界干扰,建立多轴转向车辆的二自由度非线性模型,应用T-S模糊理论,将其转换为局部线性的T-S模糊模型。基于并行分配补偿法(PDC)和H∞鲁棒控制理论,设计了转向系统的模糊PDC H∞鲁棒控制器,并利用线性矩阵不等式和模糊逻辑控制工具求解控制器。在正弦波和阶跃信号干扰下,车速为80km.h-1时,进行前轮转向回正和前轮角阶跃输入转向的仿真试验。仿真结果表明:侧偏角和横摆角速度动态响应的超调均为0,且均在0.06s内达稳态值;前轮转向回正试验的侧偏角和横摆角速度稳态值均为0,前轮角阶跃输入转向试验的相应值分别为0和1.2(°).s-1,且稳态横摆角速度增益为0.24[(°).s-1].(°)-1。这说明了多轴转向车辆在模糊PDC H∞鲁棒控制下的高速转向平稳迅速,T-S模糊建模和鲁棒控制器设计算法对解决轮胎非线性和外界干扰影响是有效的。

三轴车辆转向性能分析

建立了多轴车辆定比例转向系统理想模型和多轴车辆侧向动力学模型,通过对两模型定比例转向时的低速转向半径进行比较,验证了多轴车辆侧向动力学模型的合理性。基于该模型,分别分析了定比例转向系统和变比例转向系统的低速转向半径和高速操纵稳定性。结果表明:定比例转向的多轴转向系统低速机动性不够好,且高速稳定性很差;变比例转向的多轴转向系统在提高车辆机动性的同时,还能改善车辆的高速稳定性。

极低车速下三轴转向车辆机动性的分析与验证

从多轴转向车的实际运行工况出发,以三轴车为例对低速下多轴车的机动性进行研究.建立了三轴车辆的二自由度模型,提出了以最小转弯半径为目标的控制策略,与目前最常用的零质心侧偏角控制策略进行比较分析,并利用制作的模型车进行操纵稳定性仿真、实验验证对比,论证了该控制策略的可行性.

基于全状态观测器状态反馈的多轴转向极点配置

提出了一种利用观测器进行状态重构并利用重构状态进行反馈配置极点来改善多轴转向车辆性能的方法。建立了多轴转向车辆二自由度(2DOF)模型,基于系统输入和易测得的横摆角速度设计全状态观测器重构侧偏角,并根据系统希望极点和重构状态,设计状态反馈控制器进行极点配置。通过仿真验证,观测器能准确跟踪车辆状态,转向反应迅速而平稳,且在后轮转角±5°范围内具有鲁棒性,控制效果明显优于PID控制的控制效果。结果表明,控制器能有效改善多轴转向车辆动态品质,提高操纵稳定性。

基于内膜原理的多轴转向无静差跟踪鲁棒控制

为提高多轴转向车辆跟踪控制精度及其抗干扰能力,提出基于内模原理(IMP)的无静差跟踪鲁棒控制方法。建立多轴转向二自由度线性模型,并基于IMP进行无静差跟踪控制器设计,利用极点配置方法求解控制器;对某三轴转向车辆进行跟踪控制器设计,并和PID控制对比仿真,在一定干扰下,内膜控制跟踪横摆角速度阶跃和斜坡信号的稳态误差均为零,调节时间在0.09 s以内,而PID控制稳态误差最大0.2°/s,调节时间最大为0.6 s。结果表明控制算法能使横摆角速度无静差跟踪参考输入,并具有一定的鲁棒性,且侧偏角响应也得到改善,跟踪效果明显优于PID控制,提高了多轴转向的操纵稳定性和安全性。

基于Matlab与ADAMS联合仿真的ABS系统分析

ABS(Anti-lock Braking system,制动防抱死系统)作为目前比较成熟的车辆底盘控制系统,已经在乘用车及大部分商用车上得到广泛应用,但国内对于多轴特种车辆ABS的开发研究尚处于起步阶段。由于多轴特种车辆在机械结构及动力学特性上的复杂性,与之匹配的ABS系统在总体方案、控制算法以及测试实验等方面需要更为深入的分析和更大的工作量,因而对系统进行计算机仿真是必不可少的设计环节。基于ADAMS和Matlab联合仿真技术开展对多轴特种车辆ABS控制的初步研究,在ADAMS中建立了某特种车辆的动力学模型,在Matlab/Simulink中建立了逻辑门限值ABS控制模型,初步验证了在该特种车辆上安装ABS系统的可行性,并为更深入的开发ABS系统提供了基础的仿真平台。