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车辆防侧翻控制策略研究与仿真分析
| 论文题名： | 车辆防侧翻控制策略研究与仿真分析 |
| 关键词： | 汽车工程;安全性能;侧翻控制;差动制动 |
| 摘要： | 近年来，随着我国车辆行业的发展，车辆逐渐进入普通消费者家庭中。然而，美国国家交通安全管理局调查显示，车辆交通事故也逐年增加。车辆侧翻事故绝大部分发生在运动型多功能轿车和厢式车这类质心较高的车辆，在车辆交通事故中危害程度排名第一，因此越来越多的专家学者对此进行防侧翻研究。目前我国对于该领域的研究尚处于起步阶段，进行车辆防侧翻研究对提高车辆行驶性能有着重要的意义。 本文首先对国内外车辆防侧翻研究进行调研，确定本文主要研究目标。进行防侧翻控制研究需要一个侧翻稳定性评价指标，本文基于车辆转弯载荷转移模型建立了横向载荷转移率(LTR)作为本文侧翻评价指标。之后综合考虑各因素，选取差动制动作为本文防侧翻控制策略。 轮胎模型决定了车辆动力学模型的输入:侧向力和制动力。本文建立了线性轮胎模型。之后，在理想二自由度车辆模型的基础上建立了三自由度车辆侧翻模型。利用SIMULINK建立该车辆模型和轮胎模型。选取四种侧翻试验工况作为车辆的前轮转角输入，仿真结果表明车辆在低速和中速行驶过程中基本不发生侧翻，而高速转弯行驶过程中发生侧翻概率非常大。另外，降低质心高度和增加轮距能够有效降低横向载荷转移率，从而降低侧翻概率。 本文对车辆侧翻差动制动原理进行了详细的分析，得出降低车辆的纵向加速度即可降低横向载荷转移率这个结论。由于施加差动制动的车辆纵向速度随时间改变，车辆纵向方向有制动力作用，因此防侧翻车辆动力学模型需要考虑纵向运动，最终本文建立了四自由度车辆动力学模型。在此基础上，本文设计了差动制动电子机械制动系统(EMB)，并将其简化为传递函数的形式。 讨论了不同自动控制技术的应用，最终选取和设计了传统PID差动制动控制器以及模糊自适应PID差动制动控制器。对未施加控制、施加PID差动制动控制和模糊自适应PID差动制动控制进行仿真对比。结果表明施加差动制动控制能够有效防止车辆侧翻，并且模糊自适应PID控制效果优于PID控制效果。 |
| 作者： | 蔡远骏 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 杨英 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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