(硕士论文)基于分层式结构汽车底盘系统集成控制研究.pdf

摘要集成控制的基本思想是建立整车的数学模型,确定一个全局的最优控制目标,从而设计一个集中控制器。利用这种集成控制器可以提高整车的性能,但这却对建立整车的动力学模型提出了更高的挑战,模型过于简单无法反映汽车的动力性能,模型过于复杂则难以设计合适的控制器。本文从底盘集成控制的角度出发,应用多体系统动力学理论建立整车的动力学模型,应用实现该模型,并从车辆物理性能和控制性能两个方面进行了仿真研究,通过对仿真数据和仿真结果的分析来验证模型的准确性,此外在本模型的基础上进行了联合控制的仿真研究,并对现有的集成控制模型结构进行了总结,为进行底盘集成控制的研究奠定一定的基础。收集汽车电子控制方面的资料,对汽车底盘集成控制进行了系统的分析,总结了国内外底盘集成控制的研究现状,指出了现有集成控制研究中存在的一些狻O晗秆芯苛硕嗵逑低沉ρУ姆⒄辜捌溆τ茫⒍远嗵逑低沉ρУ牧研究方法作简单介绍;通过研究比较选择罗伯森和维藤波格创立的图论方法作为整车模型的研究方法。通过分析轮胎与路面的相互作用关系以及轮胎对悬架、转向和制动系统的影响,建立起在纵向、侧向和垂向力共同作用下的包含轮胎动力学特性的整车系统的多体动力学模型。进行了车辆的纵向动力学、操纵稳定性和汽车平顺性的分析。通过对仿真结果的分析和部分实验结果的对比,证明该模型具有一定准确性,可以用来进行底盘集成控制研究。建立了基于模糊控制的主动;悬:架和制动防抱死控制器,设计了基于模糊控制的主动悬架和防抱死制动系统唤辛苏沂淙牒制动仿真分析,分析结果证明该模型易于施加控制并对控制器也有较好的适应:进行了椭鞫艿牧:峡刂品抡嫜芯浚岢隽肆秸叩牧:峡刂撇呗裕惶最后,关于进一步工作的方向进行了简要的讨论。关键词:集成控制,多体系统动力学,整车模型,模糊控制论并比较了现行的两种集成控制结构。
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第滦髀底盘集成控制的研究意义控制技术在汽车上的应用域早始于年代,并主要为了满足法规对排放和燃油消耗的限制。今天的汽车设计已经不投仅是机械设计,而是机械设计和控制设计的逻辑综合。为此我们为未柬的汽车设立一个全新的框架,而其中的技术焦点是底盘的集成控制。近年来,为提高车辆乘坐舒适性、安全性和操纵稳定性的各种电子控制技术得到了巨大的发展和广泛的应用。例如防抱死制动系统⑶R豧制⑺,它们的研究和应用对车辆性能的提高有重大的意义。但是以上各个控制子系统都是针对提高车辆某一项性能指标,而整车性能的提高则依赖于各个子系统的协调丁作。底盘系统集成控制成为现代车辆动力学控制研究的热点底盘集成控制系统的应用,使得底盘的所有系统都会共同配台,监测驾驶员和汽车的状态,协调一致地对车辆进行控制。例如,当驾驶员踩下制动踏板时,汽车悬挂系统将做出相应的反应,阻止汽车前后颠簸。此外可利用动力传动系帮助降低车速。当车辆转弯时,牵引控制系统、悬挂系统和转向系统则共同配合,以实现转弯时的最佳控制。底盘的各系统共用传感器系统,从而减轻了车辆质量、节省了空削、简化了结构,并提高了车辆的反应灵敏度、⒄估。图’、
车辆是一复杂的动力学系统,建立和实际系统完全一致的模型是非常困难的。在研究汽车底盘集成控制时,则必须以汽车的制动和转向,以及悬架为中心,在对车辆系统物力抽象的基础上,对系统的各个部分进行适当的取舍,以时效性,适合进行实时仿真。所以,一个合理的模型,一方面要具备一定的精在传统的设计模式中,进行系统动力学和运动学分析时采用的模型多是简计算工作量,使问题的分析变得非常简单,很容易就能写出系统运动微分方程并求解,在很多场合下可以得到较为准确的分析结果。但是由于简化太多,,确定一个令局的最优控制目和行驶性能。建立车辆的动力学模