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具有主动悬挂的重型车辆多轴转向操纵稳定性研究
| 论文题名： | 具有主动悬挂的重型车辆多轴转向操纵稳定性研究 |
| 关键词： | 应急救援车;多轴转向;主动悬挂;协调控制;操纵稳定性 |
| 摘要： | 多轴应急救援车辆是面对陆地事故灾害的主要救援装备，为保证车辆机动性与安全性，对车辆在复杂路面上的操纵稳定性提出较高要求。考虑到多轴转向系统与主动悬挂系统对操纵稳定性的影响且相互间存在较复杂的耦合关系，因此研究具有主动悬挂的多轴应急救援车辆的操纵稳定性具有重要的理论意义与实用价值。 本文结合国家重点研发计划项目“高机动应急救援车辆（含消防车辆）专用底盘及悬挂系统关键技术研究”（课题编号：2016YFC0802902），进行具有主动悬挂的重型车辆多轴转向操纵稳定性研究。通过对转向系统和主动悬挂系统进行解耦协调控制，以提高车辆的行驶安全性与操纵稳定性。 首先，基于多轴应急救援车辆二自由度转向模型，计算各轴转角的比例系数，采用零质心侧偏角控制理论对三轴应急救援车辆进行瞬态与稳态响应分析，建立理想参考模型。推导轮胎垂直载荷和轮胎侧偏角的表达式。其次，建立考虑轮胎非线性的十自由度非线性转向动力学模型，并以此为基础设计无迹卡尔曼滤波状态观测器对三轴车辆的行驶状态进行估计。建立主动悬挂系统的九自由度模型，设计主动悬挂系统的LQR综合控制器与LQR侧倾控制器。再次，建立多轴转向系统与主动悬挂系统的十一自由度非线性耦合模型，并基于质心侧偏角和横摆角速度设计转向系统的滑模控制器。基于设计的主动悬挂控制器与多轴转向控制器，进一步设计多轴转向与主动悬挂耦合系统的上层模糊协调控制器。通过仿真表明，协调控制能有效提高整车的操纵稳定性与行驶安全性。最后，在已搭建完成的三轴惯性调控悬挂系统试验平台上进行验证研究。试验结果表明，与单独控制相比，协调控制下车身侧倾角均方根值降低了16.89%，车身侧倾角加速度均方根值降低了24.54%，横摆角加速度的均方根值降低了27.75%，侧向加速度方差下降了16.23%，左右悬架作用力方差值分别下降了27.75%、48.31%。证明了所提操纵稳定性控制策略的有效性。 |
| 作者： | 贾冠永 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 巩明德;李黎明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 燕山大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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