基于主动横向稳定杆的车辆稳定性研究

摘要

随着我国经济的持续发展，国民对汽车需求正快速增大，伴随着国内汽车保有量的持续增加以及高速公路的普及，汽车行驶安全越来越受到重视。其中汽车侧翻以其高危险率和高破坏性，成为了被普遍认为最严重的一种汽车事故。主动横向稳定杆作为一种防侧倾的主动安全装备，主要通过对内部集成的执行器进行控制，实时地使杆件产生对杆端悬架的反侧倾力矩，阻碍车辆的侧倾，避免车辆侧倾事故的发生。
　　论文首先介绍了车辆防侧倾方面的国内外研究现状及其所采用的防侧倾策略，以及在主动横向稳定杆方面国内外专利方面的结构设计等。随后介绍了横向稳定杆防侧翻的工作原理，设计了一款主动横向稳定杆结构，并探究了由于横向稳定杆的加入改变了车辆侧倾总刚度的前后分配，理论探究了由此给车辆稳态转向特性带来的影响。通过对整车物理模型的简化，在Matlab/Simulink中搭建了三自由度整车侧倾模型，建立了魔术轮胎公式以模拟轮胎所受的侧向力。同时简要介绍了Adams软件并在此软件基础上建立了整车多体动力学模型。设计了基于模糊控制原理设计的控制器，确定了以车身侧倾角与标准值的差值作为输入控制变量，横向稳定杆执行器电流作为输出控制变量。最后将已建立好的整车数学模型和整车多体动力学模型分别与所设计的主动控制器结合，在几种典型工况下进行仿真，仿真结果表明:主动横向稳定杆能够有效地减小车身侧倾角，并能够在一定程度上改善车辆的操纵稳定性。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 论文研究背景

1．2 主动防侧倾控制系统国内外研究状况

1．2．1 国外研究及应用情况

1．2．2 国内研究情况

1．3 横向稳定器方面国内外专利简介

1．3．1 国外专利

1．3．2 国内专利

1．4 本文研究主要内容

第二章 汽车抗侧倾控制理论

2．1 汽车侧倾原因以及影响因素分析

2．1．1 车厢侧倾角产生分析

2．1．2 汽车理想侧倾角的确定

2．2 汽车横向稳定杆原理与作用

2．2．1 横向稳定杆作用原理

2．2．2 横向稳定杆对车辆总侧倾刚度的影响分析

2．2．3 车辆反侧倾总刚度前后不同分配比对车辆稳态转向的影响分析

2．3 本章小结

第三章 车辆系统建模

3．1 三自由度整车侧倾模型

3．1．1 三自由度车身动力学方程

3．1．2 轮胎侧偏角的确定

3．1．3 轮胎垂直载荷的确定

3．1．4 轮胎力估算模型

3．2 主动横向稳定杆结构的设计

3．3 ADAMS软件简介及车辆整车动力学模型的建立

3．3．1 前悬架模型

3．3．2 后悬架模型

3．3．3 转向系统模型

3．3．4 前／后主动横向稳定杆

3．3．5 轮胎模型及路面谱文件

3．3．6 动力总成模型

3．3．7 制动系统模型

3．3．8 整车模型

3．4 本章小结

第四章 整车抗侧倾控制器的设计

4．1 常用控制方法简介

4．2 模糊控制

4．2．1 模糊控制的基本原理

4．2．2 模糊控制器设计过程

4．3 本章小结

第五章 汽车抗侧倾联合仿真

5．1 基于三自由度整车数学模型的仿真分析

5．1．1 车轮阶跃输入下仿真分析

5．1．2 车轮转角正弦输入下仿真分析

5．1．3 前后悬架侧倾刚度的分配对车辆行驶状态的影响

5．1．4 前后横向稳定杆不同刚度分配时对车辆行驶状态的影响

5．2 ADAMS／Car与MATLAB／Simulink联合仿真

5．2．1 联合仿真简介

5．2．2 联合仿真模型的建立

5．2．3 基于Adams多体动力学整车模型的仿真分析

5．2．4 主动横摆力矩前后稳定杆不同分配对比

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的学术论文