爆胎车辆动力学稳定性控制仿真研究

摘要

随着经济的快速发展,我国的高速公路事业以及汽车保有量也在不断增加,此时,公路交通安全便成为人们最为关心也更为担心的一个问题。在所有的交通事故中,汽车在高速公路上因轮胎爆裂而引起的交通事故正在逐年增加,人们的生命财产安全也因此受着极大的威胁。
　　轮胎发生爆裂以后,其相应的力学特性也产生了巨大且复杂的变化,而轮胎力学特性的变化严重的影响了汽车的操纵稳定性。另一方面,爆胎发生后,驾驶员缺乏相关事故的处理经验,再加上外部环境与心理恐慌等因素的影响,往往会因操作不当而加重事故带来的危害。因此,对爆胎车辆进行其稳定性控制研究具有十分重要的学术以及实际意义。
　　本文本着最大限度减小爆胎危害的目的,在国内外学者相关研究成果的基础上,通过在汽车转向横拉杆上加装一个专门的磁流变液阻尼器,然后与差动制动控制方法相结合,对爆胎车辆稳定性控制进行研究,主要研究工作如下:
　　(1)运用ADAMS/Car模块建立了整车虚拟样机模型,模型中的轮胎模型则选用了精度较高的魔术公式轮胎模型。本文并在此轮胎模型的基础上建立了爆胎轮胎模型,并将其应用于整车仿真模型中,来模拟汽车爆胎工况。
　　(2)确定稳定性控制参数,并建立了车辆理想控制模型,通过模糊 PID控制器决策出附加的横摆控制力矩,将该横摆力矩按照合理的分配原则分配到除爆胎车轮以外的三个车轮上,确定差动制动策略的实现方式。将ADAMS与Simulink模型联合,对车辆在爆胎工况下,有、无控制的情况进行仿真对比,验证差动制动控制的控制效果。
　　(3)设计了实车试验,测得了四个车轮胎压分别急剧降低后的转向横拉杆力值,然后根据试验数据对车辆爆胎后转向横拉杆的受力值做了预测分析,为磁流变阻尼器在爆胎稳定性控制方面的研究提供了充分的依据。
　　(4)利用MATLAB/Simulink模块库,建立为转向横拉杆专门设计的磁流变阻尼器数学模型,仿真输出阻尼力与电流、频率、振幅的关系。最后运用模糊控制策略来决策磁流变阻尼器提供的横摆控制力矩。
　　(5)以横摆控制力矩为结合点,对磁流变阻尼器与差动制动共同作用下的车辆爆胎工况进行仿真分析。

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第一章 绪论

1.1 课题的提出

1.2 爆胎车辆稳定性控制研究现状

1.3 磁流变液的特性与应用现状

1.4 本文研究的主要内容

第二章 汽车整车ADAMS建模

2.1 ADAMS的建模方法

2.2基于ADAMS/car整车模型的建立

2.3基于MF-tire的爆胎力学特性研究

2.4 本章小结

第三章 基于差动制动的爆胎汽车稳定性控制机理分析

3.1爆胎汽车稳定性控制系统总体结构

3.2有效状态参数偏差的确定及修正

3.3爆胎车辆稳定性控制的控制方法

3.4车辆稳定性联合控制仿真研究

3.5稳定性控制联合仿真结果分析

3.6 本章小结

第四章 基于磁流变阻尼器的爆胎车辆稳定性控制机理分析

4.1转向横拉杆力实车试验研究

4.2磁流变阻尼器特性及其力学模型

4.3磁流变阻尼器的模糊控制策略

4.4磁流变阻尼器决策的横摆力矩

4.5 本章小结

第五章 磁流变阻尼器与差动制动联合控制研究

5.1磁流变阻尼器与差动制动协调控制思路

5.2磁流变阻尼器与差动制动联合仿真模型

5.3磁流变阻尼器与差动制动仿真结果分析

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 论文总结

6.2 论文展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间研究成果