客车侧翻稳定性分析与防侧翻控制研究

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1、中图分类号：U461论文编号：102870215-S009学科分类号：080204硕士学位论文客车侧翻稳定性分析与防侧翻控制研究研究生姓名张甲乐学科、专业车辆工程研究方向车辆动力学与控制指导教师金智林副教授南京航空航天大学研究生院能源与动力学院二О一五年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofEnergyandPowerEngineeringResearchonRolloverStabilityandAnti-RollControlForPassengerCarAT

2、hesisinVehicleEngineeringbyZHANGJialeAdvisedbyAssociatedProf.JINZhilinSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2015承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天

3、大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要客车由于质量大、重心高等特点，使得其发生侧翻事故的概率大大增加，客车侧翻逐渐成为汽车主动安全领域的热点研究问题。本文针对不同客车的特征分别对小客车和大客车侧翻系统进行建模，研究了评价客车侧翻的指标；分析了客车关键参数对侧翻的影响；设计了客车的防侧翻控制策略，应用Carsim软件和Trucksim软件进行了基于EHB的客车防侧翻控制联合仿真实验。具体研究内容如下：(1)对客车侧

4、翻系统进行了动力学建模与验证。针对小客车建立了六自由度汽车侧翻动力学模型，应用Carsim软件进行了模型验证；针对大客车分别建立了考虑刚性车架和柔性车架的侧翻动力学模型，分别采用稳态特征值法和遗传算法对模型的稳态特征参数及瞬态特征参数进行了估计，应用Trucksim软件验证大客车模型的有效性。(2)建立了小客车和大客车的侧翻评价指标，可同时用于评价绊倒型侧翻和非绊倒型侧翻。对由路面垂向输入引起的小客车侧翻进行了研究，推导了能同时用于检测绊倒型和非绊倒型侧翻的小客车侧翻指数，应用Carsim软件对该侧翻评价指标进行了验证。与传统的侧翻评价指标比较，结果表明新的侧翻指数能够

5、很好评价小客车的非绊倒型侧翻和由于路面垂向输入引起的绊倒型侧翻危险状态。针对大客车侧翻模型特点建立了用于评价大客车侧翻的指标，应用Trucksim软件仿真实验验证了该指数的有效性。对影响客车侧翻性能的关键参数进行了仿真分析，得到了客车参数影响侧翻性能的一般规律，为客车设计提供了理论依据。（3）分别设计了小客车和大客车的防侧翻控制策略。针对小客车侧翻运动规律分别设计了PID控制器和基于GA的鲁棒控制器，对比分析控制策略的工况适应性、抗干扰稳定性以及参数扰动鲁棒性，结果表明基于GA的鲁棒控制策略工况适应性更好，且抗干扰稳定性以及参数扰动鲁棒性更强。针对大客车侧翻动力学特征设

6、计了博弈H2/H∞控制器，仿真结果表明博弈H2/H∞控制策略相比PID控制和基于GA的鲁棒控制更适合大客车防侧翻控制，所需控制力矩小。但基于GA的鲁棒控制器以及博弈H2/H∞控制器对制动系统的响应速度提出了更高要求。（4）研究了基于EHB系统的防侧翻控制联合仿真实验，分别验证了小客车和大客车防侧翻控制策略有效。根据电控液压制动系统的增压和减压动力学模型，运用试验结果对EHB系统模型的未知参数进行辨识；建立了EHB系统simulink模型，实验验证了模型的准确性。针对小客车防侧翻控制规律，联合Carsim和Simulink软件进行了基于EHB系统的小客车防侧翻控制联合仿真

7、实验，结果验证了基于GA的鲁棒控制器能明显降低绊倒型侧翻的侧翻指数，提高小客车的侧翻安全性；针对大客车防侧翻控制特点，联合Trucksim和Simulink软件进行了基于EHB系统的大客车防侧翻控制联合仿真实验，验证了博弈H2/H∞控制策略有效性、适应性，以I客车侧翻稳定性分析与防侧翻研究及基于EHB系统的防侧翻控制的优越性。关键词：客车侧翻，侧翻稳定性，侧翻评价指标，博弈H2/H∞控制，电控液压制动系统II南京航空航天大学硕士学位论文ABSTRACTThepropertyofpassengercarrolloverincreasesbe