大型客车电子稳定程序测试与评价方法研究

摘要

大型客车由于质心位置高、结构复杂，在高速躲避障碍物、超车或者高速转弯时，易发生侧滑或侧翻，引发群死群伤的特重大道路交通事故。车辆电子稳定程序(ESP)通过控制和修正车辆转向时的不足转向或过度转向来提高车辆行驶稳定性，从而有效减少或避免交通事故的发生。车辆安装ESP后需在特定的试验场地并按相应的实车试验方法来对车辆ESP进行测试和评价。国内大型客车ESP配备率低，仍未形成统一的匹配测试评价方法。本文依托交通运输部公路交通试验场动力学广场，借助仿真软件Matlab/Simulink及车辆动力学软件Trucksim，采用理论分析和仿真试验相结合的研究方法，对大型客车ESP匹配试验方法进行研究，提出大型客车ESP的测试与评价方法，主要研究内容如下:
　　(1)客车动力学模型的建立与验证。以福田欧V-B J6940客车为研究对象，利用Trucksim软件建立了其动力学模型及车辆运行环境，主要包括车辆质心位置、客车动力传动系、制动系、悬架KC特性及试验路面等参数设置，通过比较实车试验与仿真试验对客车模型准确性进行了验证。
　　(2)车辆ESP控制模型的建立与验证。基于Trucksim/Simulink软件，搭建了ESP控制模型，根据ESP原理，分析了ESP典型工况和车辆行驶失稳因素，对名义横摆角速度、名义侧偏角及附加横摆力矩进行分析计算，并通过仿真试验验证了ESP的准确性。
　　(3)ESP测试评价方案研究。借鉴美国FMVSS126法规，结合大型客车特性，提出客车ESP试验方案——改进正弦停滞试验方法。主要包括试验速度、方向盘转向频率、停滞点、停滞时间、试验路面、试验前车辆状态及实验数据的后续处理。采用概率统计学原理，通过横摆角速度衰变率和特定时刻侧向位移来对大型客车ESP性能进行了评价。
　　(4)仿真及结果分析。采用验证过的福田欧V客车模型和ESP控制模型对研究提出的改进正弦停滞试验方法进行仿真试验，通过分析横摆角速度的衰变率和特定时刻侧向位移的大小，验证了该实验方法的可行性。在此基础上，对不同吨位客车ESP进行改进正弦停滞试验。结果表明，该方法适合总质量小于25t，质心高度小于1.5m的客车ESP匹配实验，小适合总质量超过25t，质心高度超过1.5m的特大型客车ESP匹配试验。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景和研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 本文研究内容

第2章 基于Trucksim客车模型建立与验证

2．1 车辆动力学软件Trucksim分析

2．1．1 Trucksim简介

2．1．2 Trucksim整车动力学建模方法

2．2 质心位置的确定

2．2．1 质心纵向、横向位置

2．2．2 质心高度

2．3 制动系统模型的建立

2．3．1 制动器的选择

2．3．2 制动器输出力矩实时计算

2．4 轮胎模型的建立

2．4．1 轮胎坐标系

2．4．2 轮胎模型

2．5 动力传动系模型

2．5．1 动力系模型

2．5．2 传动系模型

2．6 转向系模型的建立

2．7 模型的实车实验验证

2．7．1 检测系统的安装及设备集成

2．7．2 实车试验结果分析

2．8 本章小结

第3章 客车ESP控制模型的建立与验证

3．1 ESP结构特点与典型工作工况

3．1．1 ESP的结构特点

3．1．2 ESP典型工况与车辆失稳因素

3．2 ESP控制策略研究

3．2．1 ESP控制概述

3．2．2 DYC控制算法

3．2．2 期望横摆角速度计算

3．2．3 期望质心偏角计算

3．2．4 汽车失稳状态判断与目标制动压力控制策略

3．2．5 制动力大小的计算

3．3 基于Trucksim／Simulink车辆ESP模型的建立与验证

3．3．1 ESP模型建立

3．3．2 ESP控制模型仿真与验证

3．4 本章小结

第4章 ESP测试评价技术方案研究

4．1 ESP测试方案研究

4．1．1 试验方案的设计

4．1．2 试验速度V分析研究

4．1．3 方向盘转向频率研究

4．1．4 初始方向盘转角A的分析研究

4．1．5 正弦停滞点及停滞时间

4．2 评价方法分析与研究

4．2．1 侧向稳定性评价法

4．2．2 转向响应性评价法

4．3 车辆状态描述

4．3．1 试验路面

4．3．2 车辆配重及防翻架

4．3．3 实车实验设备仪器

4．3．4 制动器预热处理

4．4 本章小结

第5章 仿真结果分析

5．1 基于Trucksim软件的ESP正弦停滞试验方法参数描述与实现

5．1．1 ESP参数在Trucksim中的描述

5．1．2 Trucksim软件中事件触发命令程序

5．2 后期数据处理

5．3 正弦停滞方法仿真试验

5．3．1 试验车辆与试验条件概述

5．3．2 仿真结果分析

5．4 不同系列客车ESP正弦停滞仿真试验

5．4．1 不同客车技术参数表述

5．4．2 仿真试验结果分析

5．5 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢