基于动态TTR的重型货车主动防侧翻控制研究

摘要

随着我国道路物流市场的日益繁荣，载货车辆在其中扮演着越来越重要的角色，对载货运输的促进作用稳步增强。重型货车作为载货车辆的一种，在运输货物方面具有独特的优势。然而，重型货车由于装载量大、质心较高和轮距相对过窄等特点，使得其行驶稳定性极差，尤其在高车速、大转向和紧急避障工况下，特别容易导致侧翻事故的发生。因此，为了改善重型货车行驶安全性能，尤其是提高其侧倾稳定性，论文在重型货车侧倾稳定机理研究基础上，分别对重型货车侧翻预警系统及主动防侧翻控制系统展开了研究。论文主要研究内容从以下几点展开：
　　（1）建立了重型货车三自由度侧翻模型，此模型采用车辆oxyz直角动坐标系，包括侧向运动、横摆运动和侧倾运动，通过推导的重型货车侧翻数学模型，运用Matlab/Simulink搭建了重型货车侧翻仿真模型，并在Trucksim软件中对重型货车整车参数和仿真工况进行了设置。通过联合仿真，分别在角阶跃转向工况和鱼钩转向工况对比分析了重型货车侧向速度、侧向加速度、侧倾角以及横摆角速度拟合情况，以验证所建立的三自由度侧翻模型准确性，为重型货车侧翻预警及防侧翻控制系统的设计奠定基础。
　　（2）设计了基于TTR的重型货车侧翻预警算法。分析了选取传统车辆状态参数作为预警算法侧翻指标的弊端，决定选择横向载荷转移率作为预警算法侧翻指标，并给出了计算横向载荷转移率的方法。为了改善重型货车侧翻预警算法实时性，基于状态估计理论设计了Kalman滤波算法对重型货车侧翻状态进行了预测与估计。最后由仿真结果对比分析了Kalman滤波前后车辆横向载荷转移率与侧翻预警时间的变化，以及对预警实时性的改善。
　　（3）研究了基于滑模控制的半主动悬架防侧翻控制，对比分析了主动转向、差动制动和半/主动悬架作为车辆防侧翻控制策略的优劣。利用磁流变阻尼器阻尼力连续可调特性，采用半主动悬架产生附加侧倾力矩进行主动防侧翻控制，建立了基于TTR预警的半主动悬架滑膜防侧翻控制策略。针对滑模控制器分别对滑模函数和趋近律进行了优化设计，以确保滑模控制在具有较快趋近速度的同时降低系统抖振。

目录

第1章 绪论

1.1论文研究背景及意义

1.2 车辆侧翻国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

第2章 重型货车侧翻动力学建模与仿真验证

2.1 重型货车三自由度侧翻模型简化与数学模型建立

2.2 重型货车Matlab/Simulink与Trucksim建模

2.3 重型货车侧翻模型Matlab/Simulink与Trucksim联合仿真验证

2.4 本章小结

第3章 基于动态TTR的重型货车侧翻预警研究

3.1 车辆侧翻预警系统

3.2 车辆侧翻指标的选取与计算

3.3 车辆侧翻危险评价指标

3.4 基于TTR的重型货车侧翻预警

3.5 预警算法仿真分析

3.6 本章小结

第4章 基于TTR预警的重型主动防侧翻控制研究

4.1 重型货车动态侧翻机理分析

4.2 重型货车半主动悬架防侧翻控制

4.3 基于TTR预警的重型货车半主动悬架滑模控制

4.4 重型货车主动防侧翻控制算法仿真分析

4.5 本章小结

第5章 全文总结与展望

5.1 全文总结

5.1 全文展望

致谢

参考文献

附录

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