基于Dugoff轮胎模型的爆胎车辆运动学仿真

研究爆胎车辆运动模型问题,车辆行驶过程中发生爆胎易引起交通事故。根据实车试验得到爆胎后车辆的运动特性比较困难,通过对轮胎力学特性的研究,考虑到爆胎后轮胎刚度和有效滚动半径等参数的变化,在Dugoff轮胎模型的基础上,建立一种能够描述轮胎爆胎力学特性模型,并在Simulink中搭建了七自由度整车仿真模型。假设在驾驶员不干预的情况下,仿真了车辆在高速直行和转向时发生爆胎后的运动状况,并对爆胎导致车辆偏航的原因进行了分析。结果表明,搭建的模型可以真实反映爆胎后车辆运动特性的变化,并为稳定性研究提供了依据。

爆胎轮胎横向刚度特性仿真研究

采用Shell单元模型模拟橡胶-帘线复合材料,建立215/60R16型子午线爆胎轮胎模型,分析正常胎压轮胎在横向载荷作用下的变形情况,横向刚度仿真结果与实验结果良好的吻合性,表明开发的轮胎有限元模型的正确性。通过改变胎压,获得了不同胎压下的轮胎横向刚度,进而得到了爆胎过程中轮胎横向刚度特性变化曲线。

轮胎侧偏力学特性的胎压影响分析及预测

利用平板式轮胎试验台进行了不同胎压及载荷下轮胎侧偏试验,辨识UniTire模型参数,分析侧向力和回正力矩特性参数与胎压变化的关系。提出预测胎压影响的试验方法,并据此构造胎压影响的预测模型,进而计算模型参数并实现另一胎压下轮胎侧偏特性预测。预测的侧偏侧向力及回正力矩精度都达到85%以上,验证了本文方法的有效性。

爆胎汽车建模与仿真分析

通过将轮胎简化为串联弹簧系统,对爆胎过程中轮胎径向特性变化进行了数学描述。结合爆胎轮胎切向力学特性变化,利用Simulink建立了14自由度爆胎整车模型。在100 km/h直线行驶与弯道行驶工况下,利用该模型对爆胎车辆侧向加速度、横摆角速度、车身侧倾角与Carsim进行对比仿真,所得结果较为一致。该模型对爆胎过程有了较为完整的数学描述,为爆胎车辆建模提供了基本框架。

爆胎汽车稳定性控制的模糊滑模控制算法研究

汽车在爆胎过程中会出现侧倾、侧翻和甩尾等危险情况,严重威胁了行驶汽车的安全性。为了保证爆胎汽车在行驶过程的稳定性,提高爆胎汽车的鲁棒性和自适应性,在目前汽车爆胎控制算法研究的基础上,提出了一种模糊滑模控制算法。利用UniTire模型建立了爆胎汽车的轮胎模型,并运用Carsim软件搭建爆胎汽车的整车模型。设计了模糊滑模控制器对横摆力矩进行非线性控制,再根据传统的电子稳定性控制理论,对各个车轮施加不同的制动压力,来保证爆胎汽车的稳定运行。在直行与弯道工况下,利用Carsim软件与Simulink模型进行联合仿真实验。实验结果表明,设计的控制器能够有效的提高爆胎汽车的稳定性,汽车的横摆角速度、质心侧偏角、侧向加速度和侧向位移都明显减小。

胎压载荷耦合效应下复合工况UniTire轮胎模型

胎压的变化会显著地影响轮胎力学特性,进而影响车辆的操纵稳定性,而当前关于胎压对复合工况轮胎力学特性影响的研究还较为匮乏。为描述不同胎压下的复合工况轮胎力学特性,建立考虑胎压影响的UniTire复合工况轮胎模型。通过试验观察和理论模型分析相结合的方法,揭示胎压和载荷耦合效应对轮胎侧纵向滑移刚度等关键力学特性的影响规律及其机理。进一步通过分析胎压载荷耦合影响下复合工况轮胎接地印迹内总切力方向的变化规律,完善总切力方向因子表达式,建立考虑胎压载荷耦合影响的复合工况轮胎模型。利用轮胎试验数据对模型进行广泛验证,结果表明所建立的UniTire复合工况模型能精确地描述大范围胎压和载荷变化下的轮胎力学特性。

驾驶员干预下的爆胎车辆瞬态特性仿真分析

通过在原有对低气压轮胎试验的基础上,对Dugoff理论轮胎模型进行相应的改进,在Matlab/Simulink软件中建立爆胎轮胎模型。使用车辆动力学软件CarSim进行整车动力学建模,通过CarSim与Simulink对爆胎整车进行动力学联合仿真。仿真结果表明,车辆后轮发生爆胎较前轮爆胎偏航程度更严重。考虑了驾驶员干预对爆胎车辆瞬态特性的影响,通过仿真爆胎后驾驶员进行反方向急打方向盘纠正以及紧急制动操作,结果表明爆胎驾驶员急打方向盘会造成车辆向相反方向急剧偏航,车辆处于失稳状态;爆胎后驾驶员紧急制动也会加剧车辆的偏航。研究表明,爆胎后驾驶员的干预对车辆稳定性具有重要影响,为下一步考虑驾驶员干预下爆胎车辆稳定性控制奠定了基础。

爆胎车辆动力学分析及稳定性控制

爆胎车辆会出现偏航和甩尾等危险工况,严重危及行车安全性。基于UniTire模型及爆胎力学特性变化建立了爆胎模型。在直线行驶爆胎工况下,搭建了CarSim/Simulink联合仿真平台,研究了不同车轮、不同车速和不同载荷下车辆的动力学响应。为保证车辆在爆胎后仍能跟随原轨迹稳定行驶,将滑模模糊控制算法和模糊PID控制算法结合,提出了一种外环轨迹控制—内环差动制动控制联合控制策略,并进行了仿真验证。结果表明,设计的控制策略能有效控制爆胎车辆的行驶轨迹以及车辆的稳定性。

分布式驱动电动汽车爆胎工况下稳定性控制研究

根据智能车辆爆胎后失去稳定性,行驶轨迹发生偏离等特性,提出一种内外环联合控制策略。外环采用纯追踪算法设计主动纠偏控制,模拟驾驶员视线,以预瞄点和当下车辆的实际位置计算,得到使车体回归到规定路径上的目标点,输出车辆的前轮转角。内环采用分层控制结构,以模糊PID控制理论为核心设计上层控制器,由实际质心侧偏角、实际横摆角速度与期望值的差值,计算出附加横摆力矩;下层采用白鲸优化算法对附加横摆力矩进行转矩分配系数的优化,从而实现爆胎后控制器规划方向盘转角以及优化分配车轮转矩。最后建立CarSim与Matlab/Simulink联合仿真平台进行实验。结果表明:直行爆胎工况下,质心侧偏角是未施加控制的10.61%,相较于直接横摆力矩控制改善了8.87%。弯道工况下,横摆角速度,侧向位移以及侧向加速度的波动程度同样更小,更快地稳定和收敛。此策略显著提高了分布式驱动电动汽车爆胎工况下的行驶稳定性。