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转向制动工况下的中置轴汽车列车横摆稳定性控制研究
| 论文题名： | 转向制动工况下的中置轴汽车列车横摆稳定性控制研究 |
| 关键词： | 中置轴汽车列车;横摆稳定性;电机直驱制动;转向制动工况 |
| 摘要： | 近些年，随着国内汽车产业的蓬勃发展，交通运输业的运输方式和结构发生了改变。其中公路运输业中的全挂车已经被命令禁止高速而逐步退出历史舞台，中置轴挂车在国内发展迎来新的契机。这种组合式汽车列车因其多自由度结构在一定程度上使得车辆的运动状态更加复杂，尤其是这类组合式汽车列车在转向制动工况的行驶过程中较单车更容易发生折叠、甩尾等失稳现象，因此对中置轴汽车列车在转向制动工况下的横摆稳定控制研究就显得很有意义。本文针对中置轴汽车列车在转向制动工况下的横摆失稳问题提出了中置轴挂车主动控制系统方案，即以 Zigbee 无线通信来实现前后车间的运动状态信息共享并采用了电机直驱制动系统来实现快速响应建压的方法。 本文基于中置轴挂车主动控制系统采用了分层控制策略对汽车列车在转向制动工况下的横摆稳定性加以控制。首先针对研究对象建立了转向制动工况下的汽车列车动力学模型、电机直驱制动系统模型、轮胎模型等，借助于 Matlab/Simulink 软件建立转向制动工况下的汽车列车模型，并利用 TruckSim 开发软件对模型的准确性进行仿真校验对比，为后续控制器的设计提供保障。在转向制动模型建立的基础上进行了失稳机理分析并进行了相关的仿真验证；其次在转向制动的汽车列车模型建立后对其建立转向制动工况下的稳态参考模型，由稳态参考模型计算出车辆当前运动状态下的稳态横摆角速度及铰接角，并以此作为上层 MPC控制器的控制目标，进而分别解算出前后车当前运动达到稳态所需要附加的直接横摆力偶矩；接着由下层控制器根据上层控制器解算的横摆力偶矩按照本文设计的分配策略对车轮进行控制，即通过差动控制来实现整车转向过程的横摆稳定性控制。 最后，本文利用MATLAB/Simulink、AMESim和TruckSim搭建联合仿真平台，采用角阶跃输入和阶跃转向回正两种工况进行仿真验证，对比以横摆角速度为单一控制下的汽车列车的仿真测试，仿真结果表明本文提出的控制策略可有效地改善转向制动过程中的汽车列车横摆稳定性。 |
| 作者： | 施锦玮 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 王洪亮;蒋元广 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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