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绊倒及非绊倒型重型车防侧翻控制研究
| 论文题名： | 绊倒及非绊倒型重型车防侧翻控制研究 |
| 关键词： | 重型车;防侧翻控制;模型预测控制;主动防侧翻运动规划 |
| 摘要： | 重型车因为其重心位置高，总质量大且簧载质量分布复杂，是最容易发生侧翻的车型，本文针对重型车的绊倒及非绊倒型侧翻展开研究，建立反映重型车结构特点的侧翻动力学模型，并推导可评价重型车的非绊倒型及由路面输入引起的绊倒型侧翻的动态评价指标；针对传统重型车提出底盘集成的防侧翻控制策略；面向当前热门的无人驾驶重型车设计具有主动防侧翻功能的运动规划算法，使无人驾驶重型车无侧翻且无碰撞的安全行驶；最后设计了多种极端场景验证所提出的防侧翻算法的有效性和鲁棒性。 主要研究内容包括： （1）绊倒及非绊倒型侧翻重型车建模及分析。考虑重型车非簧载质量的侧倾，前后簧载质量侧倾的相互耦合，以及外界路面输入的影响，建立十自由度重型车侧翻动力学模型，并利用Trucksim中的多体动力学模型进行验证；基于横向载荷转移率推导动态侧翻指标NRI，用于评价重型车的非绊倒型侧翻以及由路面输入引起的绊倒型侧翻；最后，在绊倒及非绊倒型侧翻工况下验证了侧翻指标的准确性。 （2）传统重型车的防侧翻控制。针对传统重型车提出基于主动前轮转向与后轮差动制动的集成防侧翻控制框架，以横摆角速度和NRI作为控制目标，利用模型预测控制算法输出理想的转向角和制动力，并通过遗传算法对转向角和制动力的权重进行离线优化，使重型车在降低侧翻风险的同时最大程度保持驾驶员的行驶意图；在绊倒及非绊倒型侧翻工况下进行仿真分析，结果表示所提出的防侧翻策略具有良好的防侧翻性能。 （3）无人驾驶重型车的防侧翻控制。针对无人驾驶重型车设计主动防侧翻运动规划算法，首先设计了基于人工势场的重型车主动避障函数，包括障碍物势场及道路边界势场；在模型预测控制算法中融合避障函数，侧翻评价指标及全局轨迹跟踪，输出最优的转向角和纵向力，使重型车无碰撞且无侧翻地驶向目的地；最后在三种极端场景下验证了所提出的运动规划算法的有效性。 |
| 作者： | 李静轩 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 金智林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京航空航天大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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