Rollover prevention control for a four in-wheel motors drive electric vehicle on an uneven road

When a four in-wheel motors drive electric vehicle with a specific wheels mass is running on an uneven road and transient steering occurs in the meantime, the joint action of the large unsprung dynamic load and the centrifugal force may cause the vehicle to rollover. To avoid the above accident, a rollover prevention control method based on active distribution of the in-wheel motors driving torques is investigated. First, tile rollover evolution process of the four in-wheel motors drive electric vehicle under the described operating condition is analyzed. Next, a multiple degrees of freedom vehicle dynamics model including an uneven road tyre model is established, and the rollover warning threshold is determined according to the load transfer ratio. Then, the hypothesis of the effects of unsprung mass on the vehicle roll stability on a plat road and on an uneven road is verified respectively. Finally, a rollover prevention controller is designed based on the distribution of the four wheels driving torques with sliding mode control, and the control effect is verified by simulations. The conclusion shows that, once the wheels mass does not match road conditions, the large unsprung mass may play a detrimental role on the vehicle roll stability on an uneven road, which is different from the beneficial role of large unsprung mass on the vehicle roll stability on a plat road. With the aforementioned rollover prevention controller, the vehicle rollover, which is caused by the coupling effect between large unsprung dynamic load and suspension potential energy on an uneven road, can be avoided effectively.

面向智能车辆的路面凹凸障碍物识别方法研究

对于智能车辆而言,如果感知设备可以准确快速地检测到车辆行驶前方道路上的凹凸障碍物,那就可为车辆悬架等底盘系统的控制提供重要的预瞄信息,从而实现车辆综合性能的提高和改善。针对路面上常见的凸块(减速带)、凹坑等典型的正负障碍物,提出了一种基于改进YOLOv7-tiny算法的识别方法。首先,在原YOLOv7-tiny算法的三个特征提取层引入SimAM模块,增强网络对特征图的感知能力;其次,在Neck部分采用更为平滑的Mish激活函数,增加更多的非线性表达;再次,使用CARAFE上采样算子替换最近邻上采样算子,使网络更有效地聚合上下文信息;最后,将WIoU作为定位损失函数,提高网络收敛速度以及鲁棒性。离线仿真实验结果表明:与原模型相比,改进后的模型在几乎相同参数量下,预测框与真实框交并比为0.5时的平均准确度提高了约2.5%。将改进后的模型部署到实车上,实车实验验证了模型能够有效检测出车辆前方路面出现的障碍物,说明所提出的算法模型能够准确提供障碍物检测的预前信息。

道基不均匀分布下通用机型轮载对机场道面力学性能影响研究

为研究道基水平方向不均匀分布对机场道面板力学性能的影响,建立飞机荷载-道面结构-不均匀道基三维模型,采用数值模拟方法分析多板协同受力模式下基顶反应模量变化对道面板弯拉应力影响,探讨通用机型(空客A320和波音B737-800)轮载作用时基顶反应模量变化和道面板厚度对道面板力学性能以及接缝传荷系数的影响,同时基于缩尺试验对数值模拟结果进行验证。研究结果表明:对于A320机型,当道基水平不均匀分布时混凝土板弯拉应力增大,基顶反应模量变化率由0%增加至65.46%时,轮载作用于传力杆接缝板边时道面板弯拉应力由4.06 MPa增加至5.73 MPa,超过极限弯拉应力;增加板厚能够有效地提升刚性道面板受力安全时基顶反应模量变化率的取值范围;道面板接缝传荷系数随着基顶反应模量变化率的增加而增大,基顶反应模量变化率从6.84%增加至56.30%时,道面板传荷系数增加2.44%;室内缩尺试验验证了道基不均匀分布对传荷系数的影响规律。在道面板设计时,应充分考虑道基水平方向不均匀分布对道面板力学性能的影响,避免在服役期间过早出现结构破坏。

路面随机不平顺的数值模拟及其编程实现

路面不平顺是影响车路耦合系统振动的主要因素之一。为了分析路面不平顺序列的幅值特征随路面等级的变化规律,本文利用三角级数法,建立了生成路面随机不平顺序列的数值算法,并通过MATLAB编程实现。利用该算法和相应的计算程序,模拟了A、B、C、D 4个等级路面的随机不平顺序列,并研究其振幅特性。结果表明:本文生成的路面随机不平顺序列的功率谱密度与规范中相应等级路面的功率谱密度吻合较好。路面不平顺幅值随着路面等级的降低呈非线性增长,方差逐渐变大,这说明随着路面等级的降低,车辆的行驶体验感变差。研究结果可以为汽车驶过不平顺路面时的随机动力响应和平稳性分析提供数据参考。

基于路基设计的路桥过渡段不均匀沉降控制技术研究

为了提高路桥过渡段的安全运行,本文从路基设计、路基强夯处理、搭板长度设计和台背排水方面,对路桥过渡段不均匀沉降控制技术展开研究。经过验收结果表明:采用本文方法设计的路基,能过够降低路桥过渡段不均匀沉降量,沉降幅度较小,应用效果较好。

自适应半主动悬架系统控制策略

建立了一种自适应半主动悬架的控制策略,能更好地权衡舒适性、操纵稳定性和安全性.首先建立集成了考虑悬架限位的阻尼连续变化(CVD)天棚控制算法的整车模型,并在不同路面和车速下进行仿真分析,建立由悬架动行程均方值估计路面不平度等级的方法;其次,提出一种考虑路面不平度等级的自适应型半主动悬架控制策略;然后采用遗传算法对不同工况下的控制参数进行离线优化;最后将优化后的控制参数用于在线控制,并与传统的被动悬架以及天棚控制的半主动悬架进行对比分析.仿真结果表明:汽车在复杂工况行驶时能有效识别路况信息并进行控制模式切换;在Comfort模式时能有效提高汽车平顺性;在Sport模式时能有效提高汽车的行驶稳定性;在Safe模式时能有效提高汽车行驶安全性.

考虑路面不平度的路面识别方法

基于滑移率控制的汽车电控制动系统实现的难点在于确定不同路面下的最佳滑移率。不平路面上路面不平度引起的动载荷会对汽车车轮速度、滑移率、制动力系数等参数带来波动,间接影响路面识别。在两种轮胎模型的基础上,将汽车平日里行驶的路面划分为6种类型,提出一种能适应不平路面的识别算法。依据路面最佳滑移率前制动力系数-滑移率曲线下的封闭面积构造一个能代表典型路面特征参数的特征值,给出6种典型路面的特征值区间并据此识别汽车当前行驶路面。建立含路面不平度激励的14自由度汽车动力学模型,通过在单一路面和对接路面上的汽车制动模拟试验验证了识别算法的有效性。结果表明算法能在不平路面上较准确、快速地识别当前给定路面状态并将识别结果便捷地用于汽车电控制动系统的最佳滑移率控制。

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。

非线性弹簧汽车悬架动态特性研究

详细研究了非线性弹簧汽车悬架系统的动态特性。用变刚度弹簧代替定常刚度弹簧可明显改善车辆的乘坐舒适性 ,提高悬架系统的性能价格比。为反映实车工况 ,着重讨论了在随机路面激励下变刚度弹簧悬架簧载质量的动态响应特性。数值仿真研究结果表明 ,在悬架系统中选用合适的变刚度弹簧能有效改善乘坐舒适性。由于非线性弹簧悬架没有固有频率 ,因此避免了在外界激励下发生共振的危险。同时由于在较大变形下悬架“变硬” 。

基于虚拟样机技术的车辆平顺性研究

研究某轿车动力学模型优化,多体动力学理论,采用虚拟样机技术,对车辆行驶的平顺性,建立包含前后悬架、转向系统、车轮、制动系统、车身等在内的整车多体动力学虚拟样机模型,依据国家标准,在ADAMS/Car Ride中成功地对轿车进行脉冲输入和随机路面输入的平顺性仿真,得到的数据输入到MATLAB编制的平顺性评价程序中。对比结果表明,车平顺性较好。在此基础上,并将整车模型简化为二自由度1/4车辆模型,在Matlab/Simulink上建立振动模型,分析了悬架刚度、阻尼比、轮胎刚度对车辆平顺性的影响,得出车身加速度随悬架刚度、阻尼比及轮胎动载荷变化的规律。

二维泊松过程的数值模拟及其在道路模型中的应用

提出了二维泊松过程的数值模拟模型，在微机上实现了数值模拟并进行了检验；把该方法应用于二维泊松滤波过程道路模型的模拟，比较好地表现了道路表面的起伏形状和与ＩＳＯ案相近的道路谱。证明了所提方法及模型的可行性和实用性。

轮胎垂直方向刚性环模型

为研究轮胎在中等频率时的垂向力学特性,建立了垂直方向上的刚性环模型,对1/4车模型进行了振型分析,说明刚性环模型能反映中频时的振动。简单介绍了模型输入和轮胎动态特性试验,并将模型和试验结果进行了对比,表明垂直方向刚性环模型能较好反映轮胎在典型短波长不平路面上垂直方向上的力学特性。

用于不平路面仿真的轮胎模型的有限元分析

分析轮胎在不平路面的动力学特性,对用于不平路面仿真的轮胎模型进行系统介绍,并采用Abaqus软件建立三维轮胎有限元模型,分析在额定负荷条件下轮胎静态加载时带束层和胎体帘线受力变化的基本特征。结果表明,负荷对轮胎接地区域内帘线受力影响显著,而对钢丝圈的应力几乎没有影响。

考虑路面不平输入的车辆侧倾状态估计及主动控制

为了低成本且高精度地估计车辆侧倾状态,研究考虑路面不平输入的车辆侧倾状态估计及主动防侧倾控制方法。建立三自由度侧向动力学模型,利用Kalman滤波算法设计基于侧向动力学的车辆侧倾状态估计算法。为了估计由路面不平引起的侧倾状态,建立七自由度垂向动力学模型,利用可测的车身垂向加速度信号设计基于垂向动力学的车辆侧倾状态估计算法。在此基础上,利用滑模变结构控制方法来决策车辆所期望的附加防侧倾力矩,通过阻尼可调减振器的阻尼力实现车辆主动防侧倾控制。仿真结果表明,基于侧向动力学的侧倾状态估计算法只对转向输入引起的侧倾具有较好地估计效果,而基于垂向动力学的估计算法能够有效地估计由转向输入和路面不平输入引起的侧倾状态,并且利用阻尼可调减振器能够有效地实现车辆侧倾状态的主动控制。

随机不平路面上的ABS制动研究

在ADAMS中建立整车和各种等级随机不平路面的模型,在MATLAB/simu link中建立逻辑门限值ABS控制方法,利用联合仿真技术研究随机不平路面对ABS的影响,得到随机不平路面上ABS制动过程中轮胎纵向力、角速度和制动距离等重要参数的变化规律,为ABS在随机不平路面上的抗干扰措施提供依据。

路面不平度对装有ABS汽车制动性能的影响

为了揭示在汽车制动过程中路面冲击对装有ABS汽车制动性能的影响,建立了计及路面不平度的汽车整车动力学模型。在该模型中路面不平度利用随机的四轮路面输入来实现。结合常规的ABS逻辑门限控制策略进行了路面不平度对装有ABS汽车制动性能影响的仿真研究。通过数值模拟实例结果得到了制动过程中路面不平度对装有ABS汽车制动性能造成的影响,为可靠有效地设计汽车ABS控制策略提供了依据。

汽车防抱死制动装置抗路面不平度干扰的数字滤波法

针对道路不平度会引起汽车防抱死制动装置产生误动作的问题进行了分析研究，提出了解决这个问题的一种经济而实用的方法——数字滤波法。用经过试验验证的模型进行的计算机仿真结果表明，该方法能有效地增强汽车防抱死制动装置的抗路面不平度干扰能力。

旧路加宽综合处治技术的模型试验研究

通过旧路加宽室内模型试验可以获得新旧路基间的变形和刚度差异,以及经过加筋处治的路基内压力分布特点,且室内疲劳加载试验可以较有效地测试路面结构内的应力应变状态。试验结果可以用来验证旧路加宽综合处治技术的有效性和可靠性,并可对理论分析结果进行验证。

基坑降水对邻近桥下道路的影响及防治措施

某基坑开挖降水导致邻近桥下道路产生了较大的不均匀沉降,影响行车安全。采用Midas GTS软件建立该基坑施工的数值仿真模型,考虑地下水渗流对沉降的影响,分析基坑开挖降水对道路的影响机制及沉降控制措施。结果表明,当降水深度超过6m时,邻近桥下道路开始出现沉降,桥墩承台与道路过渡段的不均匀沉降尤其明显,且随着施工的推进,道路路面沉降变大,影响范围变广。为防止道路进一步破坏,采用土工格室加筋处治道路不均匀沉降问题。实际沉降观测表明,采用土工格室加筋法处治后,道路沉降速率降低,防治效果较为明显。

基于ADAMS的随机路面不平度建模及参数选择

车辆的垂直运动和俯仰运动会影响乘客的舒适性和安全性,垂向振动的激励除了发动机的激励,还取决于路面轮廓的不平度。应用谐波叠加法对路面不平度的特征能较好的拟合,并对生成的路面与国际标准的分级路面进行对比,分析谐波的数目对路面不平度均方根值有很大影响,证明生成时域信号的功率谱密度与标准规定的路面等级一致,可以作为研究车辆垂向动力学的信号激励。