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基于主动横向稳定杆的重型商用车防侧倾控制研究
| 论文题名： | 基于主动横向稳定杆的重型商用车防侧倾控制研究 |
| 关键词： | 商用车;防侧倾控制;横向稳定杆;操纵稳定性;乘坐舒适性 |
| 摘要： | 随着现代控制理论、多传感信息融合、大规模集成电路等技术的快速发展，以提高车辆主动安全性、操纵稳定性以及舒适性为目标的电子控制系统已成为当前车辆工程研究领域的热点。针对传统重型商用车被动横向稳定杆扭转刚度固定、无法应对频繁多变的侧倾状况，通过对融合主动控制的新型重型商用车横向稳定系统进行设计，对作用机理和控制特性进行研究，可以在充分发挥被动横向稳定杆特性的基础上，额外提供抗侧倾力矩，提升车辆在极端转向工况下的操纵稳定性以及正常路面行驶时驾乘人员的乘坐舒适性。 本文结合国家重点研发计划项目(2016YFB0100905)研究内容，在综合国内外相关研究现状的基础上，对基于新型主动横向稳定杆的重型商用车防侧倾控制系统进行了总体设计。提出一种应用于重型商用车上的新型主动横向稳定杆，根据重型车辆不同行驶工况对车身侧倾角进行实时调节，以满足对重型商用车行驶过程中对车辆操纵稳定性与平顺性的要求。主要工作内容如下: (1)新型主动横向稳定杆的设计与分析。通过对基于被动横向稳定杆的力学分析，探讨影响稳定杆刚度的因素，对车辆侧倾过程所需的稳定杆侧倾力矩进行计算，并结合主要影响因素设计新型重型商用车主动横向稳定杆。对作动器及装配方案进行设计并对整体装配方案进行构思，随后对横向稳定杆及作动装置外特性进行表达。仿真结果显示所设计主动式横向稳定杆可以在伺服电机驱动下改变自身结构刚度。 (2)重型商用车侧倾稳定性研究。通过对车辆侧倾动力学模型以及影响车身侧倾的因素进行分析，确定主要影响因素，分别对简化的刚性悬架与柔性悬架进行侧倾力学分析，得到两种情况下达到侧翻时对应的极限侧向加速度，并确立车辆行驶过程的侧向稳定性评价指标。随后根据被动悬架在不同侧向加速度下侧倾角的变化曲线以及驾乘人员对侧翻危险的感知，得到理想状态下车辆侧向加速度与车身姿态的对应关系并对其进行数学方程拟合。 (3)主动横向稳定杆系统控制策略与控制方法研究。建立包含主动横向稳定杆的整车八自由度动力学模型与状态空间方程，根据车身侧向加速度与车身侧倾角关系制定不同工况下的系统控制逻辑，运用线性二次型最优控制器控制抗侧倾力矩，对车辆的侧倾工况进行仿真分析，利用遗传算法工具箱对线性二次型最优控制器的权重矩阵参数进行优化。在不同工况下对所设计系统进行验证，结果显示安装主动式横向稳定杆时各侧翻指标均有一定程度的下降，该系统能够较好的改善重型商用车侧倾稳定性。 |
| 作者： | 张瑞栋 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 赵树恩 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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