电动助力转向系统Carsim-Simulink联合仿真控制研究

电动助力转向系统作为电动汽车的主流配置,其性能好坏对整车转向操纵稳定性能有重要影响。以某款自主品牌电动汽车EPS系统为研究对象,进行动力学分析并依次建立Simulink子系统模型。根据实车参数,设计直线型助力特性曲线并输入前述模型,最终建立Carsim/Simulink联合仿真运动学模型并开展国标操纵稳定性仿真试验。结果表明:在方向盘转向角脉冲和角阶跃试验中,较无EPS助力控制车型,有EPS助力控制车型具有良好的车辆瞬态响应度和操纵稳定性;在转向轻便性试验中,验证本款车型助力特性合理,车辆具有较好的助力效果。

线控主动四轮转向汽车控制策略研究

目的针对线控四轮转向汽车横向稳定性不足及控制鲁棒性差等问题,提出一种主动转向反馈控制策略。方法使用Simulink搭建线控转向系统转向执行机构动力学模型,将MATLAB/Simulink与Carsim联合仿真,建立线控四轮转向整车模型;基于二自由度模型分析横摆角速度和质心侧偏角对汽车稳定性的影响,推导理想的横摆角速度和质心侧偏角;以横摆角速度增益恒定为依据设计理想传动比,得到期望前轮转角,以横摆角速度误差为控制量设计模糊控制器得到附加前轮转角对期望转角实时修正,实现前轮主动转向;针对横摆角速度和质心侧偏角与理想值之间的误差,加权得到稳定性控制目标;设计自适应积分滑模反馈控制策略输出后轮转角,对理想值进行跟踪,实现后轮主动转向。结果仿真实验结果表明:所搭建的线控转向系统能够准确反映汽车动力学特性。相比无控制的机械前轮转向汽车与横摆反馈控制的四轮转向汽车,线控主动四轮转向汽车在双移线工况下将质心侧偏角控制在0值附近波动,横摆角速度跟踪误差控制在1.149 deg/s以内;在角阶跃工况下将质心侧偏角稳态值控制在0.065 deg,横摆角速度稳态值误差为0.074 deg/s。结论线控主动四轮转向控制策略在双移线和角阶跃工况下控制效果显著,鲁棒性能好,能有效提高汽车的操纵稳定性和主动安全性。

分布式驱动车辆操纵稳定性控制综述

为研究分布式驱动车辆的驱动控制问题,从转向控制、独立驱动控制及2个系统联合控制等3个角度入手,分析了分布式驱动车辆操纵稳定性控制策略的研究进展。首先,基于转向控制技术对影响操纵稳定性的方面进行分类;其次,分析了分层式与集中式控制结构的特点;然后,分析了基于控制结构的操纵稳定性研究;最后,结合分布式驱动车辆操稳性改善的研究现状和技术进展,展望了未来的发展趋势。

考虑柔性副车架的某轿车操纵稳定性优化研究

一般车辆仿真是在副车架为刚性的假设下进行研究的,然而副车架实际上为柔性。为研究副车架柔性化和材料属性变化对操纵稳定性优化的影响,利用HYPERMESH软件模态计算得到前副车架的柔性体文件,并进行模态分析,避免其与发动机和车身产生共振。将柔性前副车架导入ADAMS软件替换原有刚性前副车架,建立某轿车具有不同材料属性的柔性前副车架刚柔耦合模型,进行悬架K&C仿真和整车操纵稳定性仿真对比研究。以车辆操纵稳定性为优化目标,利用NSGA-Ⅱ算法对前副车架衬套刚度参数进行多目标优化设计。结果表明,柔性前副车架材料属性变化后的弹性变形会对悬架系统受力产生影响,从而改变悬架K&C特性,进而使整车刚柔耦合模型的操纵稳定性发生改变。改变材料属性也会使得前副车架与悬架和车身铰接处衬套刚度参数的多目标优化结果发生变化。多目标优化后横摆角速度增益、车身侧倾角增益和侧向加速度的延迟时间均降低,整车刚柔耦合模型操纵稳定性得到改善。

双转向桥汽车操纵稳定性建模与仿真试验

以某双转向桥汽车为研究对象,建立二自由度模型,评价双转向桥汽车的稳态响应。运用Matlab软件对单转向桥汽车和双转向桥汽车在前轮角阶跃输入下的稳态响应进行仿真分析。结果表明,在一定车速下增大前轮转角,双转向桥汽车具有更小的转向半径和更小的质心侧偏角,能更好地保持车身稳定转向的能力。

四级阻尼可调式液压互联悬架系统性能研究

提出一种新型四级阻尼可调式液压互联悬架(FDAHIS)系统。FDAHIS系统在被动液压互联悬架系统的阻尼阀上并联了两个常通孔面积不同的电磁开关阀,通过反馈控制策略控制电磁阀开闭状态,调节系统液压流量,从而实现阻尼四级可调。为了研究该系统性能,建立FDAHIS系统模型和七自由度整车模型。通过系统单元台架试验对该模型进行了验证。整车仿真结果表明,与被动的液压互联悬架(HIS)系统相比,FDAHIS系统在车辆行驶平顺性和抗俯仰性能方面表现更佳。

基于动力学的搬运机器人运动规划控制算法与仿真

针对移动操作自由度冗余搬运机器人伤员搬运运动的安全性、稳定性要求,提出基于动力学的运动规划与控制方法。采用改进D-H方法建立搬运机器人正逆运动学模型;采用拉格朗日法建立机器人动力学模型;基于零力矩点(ZMP—the Zero-Moment Point)方法建立机器人稳定性评估模型;采用S形曲线方法规划机器人末端运动;通过优化稳定性求解机器人运动学逆解;采用滤波方法拟合关节运动曲线实现关节平稳运动;仿真验证了基于动力学的搬运机器人运动规划控制算法的有效性。

基于ADAMS的植保机操纵稳定性分析与研究

为改善自走式植保机的操纵稳定性,基于动力学软件ADAMS/Car模块建立植保机多体仿真模型,对植保机在不同速度行驶工况下的转向盘角阶跃输入性能及横摆角速度响应等评价指标进行了仿真。对仿真结果进行分析和实车试验验证,结果表明:利用ADAMS/Car模块能恰当地分析和评价自走式植保机的操纵稳定性能,当车速为10m/s时,自走式植保机的操纵稳定性较好,可为动力分配控制系统优化奠定基础。

纯电动商用车集成驱动桥质量对操纵稳定性影响规律的研究

为研究集成式电驱动桥纯电动商用车的操纵稳定性,利用Adams/Car建立了车企某集成式电驱动桥纯电商用车整车模型,采用国标试验方法与评价指标分别进行了蛇形试验、方向盘角阶跃试验和方向盘角脉冲试验的仿真实验,分析了方向盘输入曲线和横摆角速度变化曲线及非簧载质量对整车操纵稳定性的影响规律。研究结果表明,汽车侧向加速度峰值、横摆角速度峰值随着电动集成驱动装置质量的增加而增大,簧下质量每增加100 kg,蛇形试验工况下的最终得分降低0.915%,方向盘角阶跃试验最终得分降低0.32%,获得了非簧载质量对操纵稳定性影响的具体规律。

基于散列函数算法的智能物料搬运机器人优化设计

随着现代制造业的快速发展,物料搬运机器人在生产过程中面临许多问题,如路径规划、负载分配、避障与定位以及性能评价等,这些问题严重影响了机器人的工作效率和运行稳定性。为了解决这些问题,提出了基于散列函数算法的智能物料搬运机器人优化设计方法,以提高机器人的工作效率和运行稳定性,为实际生产过程提供有效的解决方案。通过实验验证了所提出方法的有效性和可行性,为智能物料搬运机器人的设计和应用提供了新的思路和方向。

半拖曳臂悬架设计与性能分析优化

在底盘平台化开发中,为兼顾车辆舒适性和承载性,同时考虑驱动和布置空间,需要设计一套满足多种性能需求的半拖曳臂悬架系统。该悬架系统能够提供高承载,减小后悬架垂向布置空间,优化车辆操纵稳定性和平顺性能,兼顾MPV车型对舒适性的需求和VAN类车型对高承载和操稳性能的需求。基于此,首先分析半拖曳臂悬架关键点,优化硬点布置和拖曳臂关键尺寸,以在平台悬架的设计过程中折中通用化设计,然后进行动力学理论推导和弹性原件的匹配计算,最后通过动力学模型进行悬架运动学性能对比分析和验证。结果表明,开发的半拖曳臂悬架是一套高承载、空间小、舒适性好和操纵稳定性优越的悬架系统。

线控转向系统理想传动比控制策略及优化研究

为设计满足操纵稳定性需求的线控转向系统,提出了可适应不同车速工况的理想传动比控制策略。以稳态横摆角速度增益不变下的传动比为基础,设置低速段、中速段、高速段等3个车速区间;基于参数拟合和定转向增益不变控制法中的稳态横摆角速度增益不变,设计了低速段和中速段的理想传动比,高速段考虑到摩擦特性等非线性因素影响,使用模糊控制设计线控转向系统理想传动比;通过Carsim和Simulink仿真分析了在不同车速下设计理想传动比控制策略的有效性。研究结果表明:在低速段时,车辆转向运动特性明显提高,增强了车辆的转向灵敏性;在中速段时,车辆转向响应跟随性好,且响应速度更快;在高速段时,车辆行驶时的转向稳定性明显提高。

基于自适应高阶滑模的转向控制器设计

针对车辆转向下的操作稳定性和侧倾稳定性不足等问题,研究前轮主动转向的非线性滑膜控制,对汽车行驶稳定性研究有一定的指导意义。采用自适应高阶滑模控制方法结合T-S模糊建模方法,考虑轮胎侧偏角非线性变化,构建模型参数观测器实时获取轮胎动态参数。通过CarSim和MATLAB/Simulink联合仿真,选取双移线和正弦停滞两种典型工况对质心侧偏角、横摆角速度、侧向加速度等性能指标的自适应高阶滑模控制方法进行仿真验证。结果表明,该方法能够改善线控转向系统对转角的动态响应性能;与传统滑模控制策略相比,该策略的横摆角速度和侧向加速度最大值分别降低了22.63%和5.4%,能够提高车辆的操纵稳定性。

旅游客车操稳性能评价

针对某旅游客车提出两种悬架方案,通过商业仿真软件设置稳态回转试验、蛇形试验、转向瞬态响应试验工况进行仿真分析,最终选出最优方案,为产品后续开发提供参考。

转向梯形布置位置对整车操稳性能的影响研究

针对转向梯形布置位置影响整车操稳性能的问题,对两种布置方案:转向梯形布置在前轴前侧(简称转向梯形前置)和转向梯形布置在前轴后侧(简称转向梯形后置)从空间力学角度进行了分析,得出转向梯形后置会增大侧向力转向系数,从而会增大整车不足转向度。在ADAMS/Car中搭建了悬架及整车仿真模型,通过K&C、操稳仿真,就转向梯形布置位置以及转向器与副车架的连接方式对整车操稳性能的影响进行了仿真研究。结果表明,转向梯形后置且转向器与副车架衬套连接整车不足转向度相比转向梯形前置且转向器与副车架刚性连接可提高33.67%。

极限工况下AFS与DYC可拓协调控制

主动前轮转向系统(AFS)和直接横摆力矩控制(DYC)集成控制可提高商用货车的操纵稳定性。由于主动前轮转向在轮胎非线性区作用效果有限,与直接横摆力矩控制简单叠加的控制效果不一定能达到预期,为此这里设计了可拓协调控制系统。该系统分为上、中、下三层,上层为AFS与DYC协调切换控制层。采用试验法得到前轮临界转角,根据线性二自由度车辆模型反推临界转角下的稳态质心侧偏角,结合车辆实际质心侧偏角及其速度的相平面稳定域将相平面图分区,设计了3种不同协调控制策略;中层是基于指数趋近律设计的AFS与DYC滑模控制器,可得到前轮附加转角和附加横摆力矩;附加横摆力矩由下层控制器根据车辆实时状态进行制动力分配。采用TruckSim、Matlab/Simulink建立联合仿真平台,在极限工况下进行仿真验证可拓协调控制系统。仿真结果得到最优可拓协调策略,该协调控制弥补了AFS/DYC单一控制的缺陷,可保证车辆的操纵稳定性和行驶安全性。

轮胎异常磨损的机理研究及优化

轮胎异常磨损对汽车的操纵稳定性、行驶安全性不利,且会导致用车成本的明显增加,是长期未彻底解决的行业难题之一。本文研究了汽车轮胎磨损的机理,以及与异常磨损相关的车轮定位参数运动学特性、外倾角与前束的匹配机理及原则、转向系统阿克曼误差等。提出了轮胎异常磨损问题的系统性解决思路,并通过理论分析和仿真计算制定可行的技术方案。结合改进前后的实车对比验证,证明了研究结论对轮胎异常磨损的优化效果,可以有效减少轮胎磨损。

变构型液压互联悬架设计与仿真研究

针对越野汽车在非铺装路面上行驶时操纵稳定性和通过性的矛盾关系,提出了一种变构型液压互联悬架系统。介绍了该悬架系统的工作原理,并建立时域仿真模型;基于模态能量法和LQR算法提出了车辆运动状态辨识和悬架目标控制力的上层控制器,基于分层控制策略设计了悬架刚度-阻尼协同控制的下层控制器;利用MATLAB/Simulink软件搭建了该悬架系统的动力学模型,在不同工况下对装备该悬架的车辆的侧倾角、俯仰角、车身扭转载荷和车轮接地性等指标进行仿真。仿真结果表明,该悬架系统能有效提高车辆的行驶性能。

纯电动商用车底盘协同控制器开发

文章致力于研究开发纯电动商用车底盘的协同控制器,通过车辆动力学建模和深度学习与比例-积分-微分(PID)控制技术的结合,设计了转向制动协同控制器,通过仿真验证了控制器的有效性和稳定性。仿真结果显示,纯电动商用车的操控性和安全性得到了良好提升,为商用车的电动化发展提供了支持。

湿沥青操纵稳定性评价路布水设施设计与研究

汽车操纵稳定性评价测试要求测试道路应具备不同附着系数,降低道路附着系数通常需要在道路上均布水膜来实现。当前国内新建汽车试验场数量不断增长,但操纵稳定性试验路仍大量采用喷头布水或漫水沟布水的形式,在实际应用中有一定的局限性。针对这一状况,提出了一种新型的试验路布水模式,设置相关自动化配套设施,在尽可能降低布水设施对试验车影响的基础上,实现了长距离试验道路0.8~1.0mm或2.0mm以上的水膜要求,满足了湿滑试验道路的低附着系数及车辆轮胎侧滑试验要求,实现了在一条道路上提供多种汽车试验。