車輛動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng)仿真及優(yōu)化.pdf

1、隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車的操縱穩(wěn)定性日益受到關(guān)注，汽車動(dòng)力學(xué)控制得到了廣泛的研究。ABS／TCS 系統(tǒng)成功地解決了汽車在制動(dòng)和驅(qū)動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性問題，但不能解決汽車轉(zhuǎn)向行駛時(shí)的方向穩(wěn)定性問題。隨著科技的發(fā)展，車輛動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性控制(VDC)出現(xiàn)，它兼容了ABS 和TRC 的優(yōu)勢(shì)功能，使車輛在各種路面和各種工況下都獲得良好的操縱穩(wěn)定性和方向性，大大降低交通事故的發(fā)生及其傷害。 當(dāng)汽車的運(yùn)動(dòng)處在極限狀況的非線性狀態(tài)時(shí)，如在高速大轉(zhuǎn)彎、

2、換車道、超車、轉(zhuǎn)彎剎車時(shí)，存在單獨(dú)車輪的側(cè)偏剛度迅速下降，汽車對(duì)駕駛員操縱失去應(yīng)有的響應(yīng)，車輛的運(yùn)行狀態(tài)偏離駕駛員期望的行駛狀態(tài)，尤其在冰雪等低附著路面條件下，容易導(dǎo)致過度轉(zhuǎn)向或不足轉(zhuǎn)向，車輛發(fā)生危險(xiǎn)。VDC 電子控制單元在上述情況發(fā)生時(shí)，根據(jù)方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、制動(dòng)主缸壓力傳感器的信號(hào)、油門踏板位置判斷駕駛員的駕駛意圖，估算出駕駛員期望的汽車行駛狀態(tài)值。再根據(jù)檢測(cè)得到的實(shí)際汽車狀態(tài)與期望的汽車狀態(tài)的差值，通過反饋控制邏輯計(jì)算出穩(wěn)定橫擺力

3、矩，然后在單獨(dú)車輪上面施加滑移率控制，直接調(diào)節(jié)車輛的側(cè)向受力情況，使汽車按駕駛員預(yù)定的軌跡行駛，保證車輛的行駛安全。 VDC 系統(tǒng)是一個(gè)十分復(fù)雜的系統(tǒng)，本文從理論上研究了汽車穩(wěn)定性控制的基本原理和穩(wěn)定性控制策略，包括輪胎的側(cè)偏特性對(duì)操縱穩(wěn)定性的影響，以及路面狀況、轉(zhuǎn)向角、車速對(duì)汽車操縱穩(wěn)定性的影響。 基于上述研究，本文以汽車仿真分析領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真分析通用軟件MSC.ADAMS 為開發(fā)平臺(tái)，建立多自由度

4、汽車整車多體動(dòng)力學(xué)仿真模型。 采用MATLAB/Simulink 建立線性理想車輛模型和采用閾值、PID 和模糊控制等方法的橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角聯(lián)合反饋控制模型，通過ADAMS/Control 模塊，基于TCP/IP 協(xié)議，將ADAMS/Car 多體動(dòng)力學(xué)模型和Simulink 的控制模型進(jìn)行分布式聯(lián)合仿真。仿真針對(duì)多種危險(xiǎn)工況進(jìn)行操縱穩(wěn)定性試驗(yàn)，并在此基礎(chǔ)之上基于iSIGHT 多領(lǐng)域優(yōu)化平臺(tái)采用DOE 分析、響應(yīng)面技術(shù)、模擬