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客车行驶稳定性控制的关键技术研究
| 论文题名： | 客车行驶稳定性控制的关键技术研究 |
| 关键词： | 客车;行驶稳定性;稳定性控制系统;控制器;半主动悬架;侧倾稳定性;操纵稳定性;集成控制;差动制动;主动悬架控制;输出;控制问题;防侧翻;动力学模型;设计;制动控制;执行机构;预测模型;协调;数学模型 |
| 摘要： | 汽车操纵稳定性和侧倾稳定性是车辆行驶稳定性的主要指标，属于车辆主动安全控制的范畴；客车因其重心高、质量大和特别用途，其行驶稳定性控制问题显得尤为重要。目前，在客车行驶稳定性控制系统的开发中，设计者多单独针对操纵稳定性或侧倾稳定性，未从整体出发，考虑所涉及执行机构之间的动力学耦合关系，实现两者的集成控制。论文针对客车行驶中操纵稳定性或侧倾稳定性，研究行驶稳定性控制的关键技术，探讨客车防侧滑和防侧翻控制的新方法，以及两者协调集成控制问题。论文的主要研究工作如下： (1)针对客车行驶稳定性控制问题，建立客车底盘4自由度动力学模型，以及轮胎、悬架和制动器等各执行机构的动力学模型。 (2)以客车防侧滑为目的，利用差动制动特性，建立客车防侧滑差动制动控制的数学模型；采用滑模控制方法，设计防侧滑差动制动控制器来实现客车的操纵稳定性，将其分为上位控制器和下位控制器：上位控制器根据控制指标输出期望横摆力矩，下位控制器根据期望横摆力矩输出各轮胎的制动压力。 (3)以客车防侧翻为目的，利用半主动悬架特性，构建客车防侧翻半主动悬架控制的控制策略和数学模型，以及侧翻的预测模型；采用滑模控制方法，设计客车防侧翻半主动悬架控制器来实现客车的侧倾稳定性，同样将其分为上位控制器和下位控制器：上位控制器根据侧翻预测模型输出期望侧倾力矩，下位控制器根据期望侧倾力矩输出各半主动悬架减振器的驱动电流。 (4)以客车的行驶稳定性为目的，分析差动制动与半主动悬架的动力学耦合关系，利用分层式集成控制结构，将控制系统划分为协调层与执行层，设计协调层的协调控制器，优化各执行层控制器的输出效果。 (5)采用总线式的网络拓扑结构，设计客车行驶稳定性控制的通信网络。 论文以某客车为对象，采用MATLAB/Simulink，建立客车行驶稳定性控制系统的仿真试验平台；以客车驾驶的规范工况，分析上述三种不同控制方式的控制效果；结果显示，集成控制方式更能有效提高控制输出效果。论文的研究结果可作为客车行驶稳定性控制系统开发的理论依据和技术基础，通过进一步实验研究，可有效提高客车行驶的主动安全性。 |
| 作者： | 褚端峰 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 李刚炎 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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