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非稳定侧风下汽车稳定性及控制研究
| 论文题名： | 非稳定侧风下汽车稳定性及控制研究 |
| 关键词： | 非稳定侧风;汽车稳定性;协调控制;轨迹保持 |
| 摘要： | 由于自然风的存在，汽车在实际路面上行驶时不可避免的会受到侧风的影响，尤其是当汽车在空旷的路面、隧道口等地方行驶时，很容易受到侧风的作用，且汽车车速越快，受侧风影响产生的安全隐患就越大。据统计每年高速公路上产生的交通事故，有近23%是由侧风引起的。但过去国内外学者对汽车空气动力学的研究还主要集中在纵向风，为降低风阻和提高燃油经济性，少数对侧风的研究大多也采用的是稳定风，不具有普适性。本文基于现实场合中常见的两种非稳定风进行汽车侧风稳定性研究，并使用了AFS与DYC协调控制的策略，对提高汽车安全性改善侧风稳定性有重要的意义。 首先将汽车表面模型适当简化，并在STAR-CCM+软件上模型现实场景搭建了空旷路面正弦侧风和穿越隧道口阵风这两种常见的非稳定侧风模型。特别在穿越隧道口阵风模型中，为了得到连续的气动载荷曲线，采用了重叠网格的方法，让车身模型网格能在计算域网格中运动，像真实路况中一样穿越阵风带。通过这样恰当的仿真方法分别得到两种情况下汽车的气动载荷曲线。 其次基于汽车系统动力学知识和某SUV的实车的数据，在Simulink上建立了车身侧向、垂向、横摆、侧倾四个自由度的车身模型，悬架模型，以及以魔术轮胎公式为基础的非线性轮胎模型，组成了整车模型。并用Carsim仿真为模型的准确性提供了一定的参考。 最后根据AFS与DYC两种控制方法各自的优缺点，采用协调控制的策略让两种控制方法进行互补。根据轮胎的侧偏角与侧向力区域，对AFS与DYC的工作区域进行了划分。其中AFS控制以实际质心侧偏角和横摆角速度与对应参照值的偏差为输入，输出附加前轮转角来对转向进行修正；DYC控制的输入与AFS相同，输出附加横摆力矩来抵抗外界干扰。将无控制、单独AFS控制、单独DYC控制以及AFS+DYC协调控制下的车辆在两种非稳定侧风情况下的仿真结果进行对比。结果表明在两种情况下三种控制方法相比无控制对汽车的侧风稳定性都有明显的改善，而协调控制能综合AFS控制在稳定性和操纵性上的优势和DYC在轨迹保持能力上的优势，相比单独控制能更好的抵御外界干扰。 |
| 作者： | 谢云 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 张京明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2020 |
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