主动侧倾车辆设计与试验

针对目前城市中存在的车辆交通拥堵、停车困难、污染排放大等问题,本文中提出一种适用于城市交通的窄型车辆侧倾方法,实时获取车辆行驶时转向盘转角信息与车速信息,计算车辆在保持稳定情况下所需侧倾角度,并在转向同时进行侧倾工作,可避免转向行驶过程中的车辆侧翻。本文中设计了一种采用新型侧倾机构的主动侧倾车辆,分析了车辆侧倾角度参数与侧倾执行策略,可通过该侧倾机构实现主动侧倾,并利用样机在户外道路上进行S形轨迹与O形轨迹转向试验验证。试验结果表明,主动侧倾样机在转向过程中横向加速度能减少95%,有效防止了车辆转向时由于离心力而产生的侧翻危险,验证了主动侧倾方法以及主动侧倾机构方案的可行性。

车辆侧倾驱动机构设计与试验

为提高重心较高的车辆弯道行驶稳定性,根据车辆侧倾产生的重力矩与离心力矩平衡避免车辆转弯侧翻的技术方案,设计了一种车辆侧倾驱动机构,采用矢量多边形法建立侧倾驱动机构运动学模型,并分析侧倾驱动与侧倾执行参数之间的关系。研制了应用侧倾驱动机构的主动侧倾倒三轮样车并进行S形轨迹转弯侧倾试验研究,以理论侧倾执行参数为目标参数,求解电机工作的理论值并作为输入条件,对比分析了电机与车辆侧倾参数的理论与试验数据,试验结果表明:试验数据与理论分析数据具有一致性,侧倾角均方根误差为0.89°,能防止车辆转弯侧翻,验证了侧倾驱动机构设计方案可行、运动学分析计算正确及车辆侧倾驱动控制可靠。

窄体车辆转向与侧倾同步控制研究

为了解决窄体车辆过弯易侧翻的问题,研究一种采用转向和侧倾并联机构的窄体侧倾车辆,通过控制车辆在转弯时主动向弯道内侧倾斜的程度,提高车辆弯道行驶时的安全性;针对车辆在转向和侧倾控制过程中存在的响应不同步问题,提出一种基于模糊控制的同步控制策略。首先,对采用转向和侧倾并联机构的窄体侧倾车辆进行结构原理分析,并建立转向轮模型和车辆3自由度模型。然后,对侧倾控制系统的响应特性在线辨识,通过模糊控制得到因悬架阻尼力作用引起的侧倾响应时滞量,并对转向动作进行相应延时,从而实现转向与侧倾的同步控制;同时,分别确立期望的前轮转向角和整车侧倾角,通过PID控制使实际转向角和侧倾角跟踪期望值。最后,分别基于MATLAB/Simulink和试制的窄体侧倾样车进行仿真和试验分析。研究结果表明:窄体侧倾车辆的悬架阻尼力导致侧倾动作的响应时间明显大于转向动作的响应时间,从而导致车辆的转向和侧倾不能实现同步控制;单移线和S弯转向试验结果表明,所提控制策略能够有效改善转向和侧倾的响应不同步现象,从而将窄体侧倾车辆在转弯时的侧向加速度和侧倾作动器的峰值扭矩分别减小67.9%以上和48.4%以上,有效防止了窄体车辆转向时的侧翻危险,降低了系统的成本和能耗。