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汽车爆胎时主动制动控制策略的研究
| 论文题名： | 汽车爆胎时主动制动控制策略的研究 |
| 关键词： | 汽车爆胎;主动制动;控制策略;横摆角速度;质心侧偏角;故障检测 |
| 摘要： | 车辆爆胎是导致交通事故的主要原因之一。车轮爆胎会改变轮胎性能,在高速行驶时发生爆胎会导致偏航,操作不当也会引发交通事故。为此,本文以爆胎检测及抑制横摆角速度和质心侧偏角变化为目标,分别研究了爆胎车辆制动控制方法和爆胎故障的检测方法。 首先,分析了爆胎工况下汽车的动力学特征。爆胎后车轮的侧偏刚度,垂向刚度和滚动阻力系数会发生变化,而这些参数的突变会对车辆动力学产生影响;本文以横摆角速度和质心侧偏角为状态,建立了二自由度车辆模型,对爆胎车辆的横摆动态特征进行了分析。结合专业的车辆动力学仿真软件veDYNA对爆胎工况进行了仿真,以此对动力学分析结果进行检验。此外,爆胎车辆紧急制动表明,通用的防抱死制动系统无法满足爆胎车辆紧急制动的控制要求。 然后,为了研究爆胎后车轮摩擦力的变化对车辆稳定性的影响,本文选取横摆角速度和质心侧偏角为状态变量,建立了二自由度车辆控制模型。给出了一种通过调节未爆胎车轮期望滑移率抑制横摆角速度和质心侧偏角变化的方法,设计了主动制动控制器。该控制器根据横摆角速度和质心侧偏角来设计附加横摆转矩,结合控制模型,计算出用来规划附加横摆扭矩的期望滑移率,期望的滑移率通过ABS控制器对车轮输出制动扭矩,实现了对车轮附加横摆力矩的施加。因此,通过对滑移率的规划实现了平稳制动的控制目的。而后,将所搭建的控制器嵌入veDYNA环境下进行仿真试验,结果表明此方法可以有效的抑制爆胎车辆偏航,在平稳制动的同时实现对车辆横摆的控制。 最后,针对爆胎制动控制器何时作用的问题,研究了对爆胎工况的故障诊断。根据二自由度车辆模型及爆胎时突变的轮胎参数建立了故障模型,在研究滑模观测器故障诊断理论的基础上,对爆胎故障项进行了重构。当故障项超过所设的阈值时,设定为识别出爆胎故障,主动制动控制器开始作用。而后,将滑模观测器嵌入veDYNA环境下,并与控制器联合使用,仿真结果表明,所设计的滑模观测器可以有效地跟踪实际故障项,并及时诊断出爆胎故障,进而启用控制器实现对爆胎车辆的制动控制。 |
| 作者： | 秦涛 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 何朕 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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