b號(hào)修改稿

1、基于TruckSimSimulink聯(lián)合仿真的半掛汽車列車穩(wěn)定性控制研究?楊秀建康南李西濤(昆明理工大學(xué)交通工程學(xué)院昆明650500)摘要摘要:基于TruckSim建立了非線性半掛汽車列車整車仿真模型，以作為控制方案仿真驗(yàn)證的平臺(tái)。探討了牽引車和半掛車獨(dú)立差動(dòng)制動(dòng)控制對(duì)整車橫擺運(yùn)動(dòng)的主動(dòng)控制問題，控制方案分為頂層橫擺力矩控制器和底層制動(dòng)力分配器兩部分，頂層控制器輸出改善整車橫向穩(wěn)定性能的附加橫擺力矩，底層制動(dòng)力分配器合理分配各車輪的制動(dòng)

2、力來實(shí)現(xiàn)該附加橫擺力矩，整個(gè)控制策略在MatlabSimulink中實(shí)現(xiàn)。闡述了TruckSim與Simulink的聯(lián)合仿真問題，搭建了TruckSimSimulink聯(lián)合仿真模型，通過濕滑路面上的單移線試驗(yàn)操作對(duì)控制策略進(jìn)行了聯(lián)合仿真分析，結(jié)果表明，TruckSimSimulink聯(lián)合仿真是進(jìn)行半掛汽車列車穩(wěn)定性控制策略分析評(píng)價(jià)的有效手段，所提出的控制方案能夠顯著改善整車的橫擺穩(wěn)定性和側(cè)傾穩(wěn)定性。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞:汽車工程汽車主動(dòng)安全聯(lián)合

3、仿真半掛汽車列車汽車動(dòng)力學(xué)TruckSimStudyonTractsemitrailerVehicleStabilityControlBasedonTruckSimSimulinkCosimulationYangXiujianKangNanLiXitaoKunmingUniversityofScienceTechnologyFacultyofTransptationEngineeringKunming650500Abstract:Thi

4、spaperfocusesontheissueofstabilitycontrolfthetractsemitrailervehicle.AnonlineartractsemitrailervehiclesimulationmodelisestablishedbasedonTruckSimusedtovalidatetheproposedcontrolscheme.Theyawdynamicsofthewholevehicleissta

5、bilizedbydifferentialbrakingthewheelsofthetractthetrailer.ThecontrolsystemwhichisdesignedinMatlabSimulinkisatwolevelstructurewiththeupperyawmomentcontrolleroutputtinganadditionalyawmomentthelowercontrolallocatrealizingth

6、eadditionalyawmomentbycodinatingthewheelbrakeactionsofthetractthetrailerappropriately.ATrucksimSimulinkcosimulationmodelisconstructedthenbasedonwhichtheproposedcontrolschemeisvalidatedbyasinglelanechangemaneuveronaslippe

7、ryroad.SimulationresultsrevealthatitisaneffectivemeanstodesignevaluatethevehiclestabilitycontrolstrategybyTruckSimSimulinkcosimulationmethod.Theproposedcontrolschemecansignificantlyimprovethevehicleyawstabilityrollstabil

8、ity.Keywds:VehicleDynamicsTractSemitrailerVehicleVehicleActiveSafetyCoSimulationTruckSim收稿日期：20120619?國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51005109)資助作者簡(jiǎn)介：楊秀建(1980)，男，山東省海陽市人，副教授，博士，主要從事車輛動(dòng)力學(xué)的研究，Email:yangxj@0前言半掛汽車列車憑借其運(yùn)輸量大、高效經(jīng)濟(jì)的運(yùn)輸特點(diǎn)，成為“區(qū)段運(yùn)輸”、“甩

9、掛運(yùn)輸”和“滾裝運(yùn)輸”的理想車型，得到了廣泛應(yīng)用。隨著車速和運(yùn)輸效率的提高，半掛汽車列車引發(fā)的事故也在不斷增加，在進(jìn)行超車換道、緊急避障、彎道轉(zhuǎn)向等操作以及在低附著路面上行駛時(shí)常發(fā)生“折疊”、“掛車甩尾”、“橫向擺振”等橫擺失穩(wěn)以及“側(cè)翻”失穩(wěn)現(xiàn)象[13]。針對(duì)汽車列車的操穩(wěn)性問題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者通過理論分析、模型仿真或場(chǎng)地試驗(yàn)進(jìn)行了廣泛的探討，深入分析了影響汽車列車行駛穩(wěn)定性的車輛結(jié)構(gòu)、載運(yùn)工況及駕駛操作等因素[25]。隨著汽車底盤電子控

10、制技術(shù)的快速發(fā)展，通過底盤穩(wěn)定性控制系統(tǒng)改善汽車列車的行駛穩(wěn)定性已成為學(xué)術(shù)界和企業(yè)界關(guān)注的重點(diǎn)[469]。目前，在美、歐和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)，汽車穩(wěn)定性控制系統(tǒng)在汽車列車上已經(jīng)開始廣泛裝配，但是我國(guó)在這方面的工作進(jìn)行的較晚，差距較大，開發(fā)高性能的底盤穩(wěn)定性控制系統(tǒng)仍存在較大的困難。本文主要研究基于主動(dòng)制動(dòng)的半掛汽車列車橫向穩(wěn)定性控制問題，以橫擺穩(wěn)定性控制為目標(biāo)，間接實(shí)輪的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)彈性運(yùn)動(dòng)學(xué)特性如圖4所示。設(shè)從轉(zhuǎn)向器到左、右車輪的傳動(dòng)比

11、分別定義為ng1和ng2，則轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的總角傳動(dòng)比為：⑴iwginnn??在轉(zhuǎn)向角較小時(shí)ngi近似等于1。主銷定位對(duì)于車輪自動(dòng)回正具有重要作用，如圖5所示，通過主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角、主銷軸線與車輪旋轉(zhuǎn)軸線的交點(diǎn)在地面上的投影距車輪接地中心的縱向偏距和側(cè)向偏距四個(gè)參數(shù)來定位主銷。模型左右車輪定位參數(shù)相同，如表1所示。轉(zhuǎn)向器運(yùn)動(dòng)學(xué)特性運(yùn)動(dòng)學(xué)特性義義義義義義義義義義義義義義義義義義義義圖3轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3Theschematico

12、fthesteeringsystem5005050050伸伸伸伸伸deg伸伸伸伸伸deg5005050050伸伸伸伸伸deg伸伸伸伸伸deg圖4轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)彈性運(yùn)動(dòng)學(xué)特性Fig.4Steeringkinematicsproperty主銷內(nèi)傾角后傾角側(cè)向偏距前視圖側(cè)視圖ZZYX縱向偏距圖5主銷定位示意圖Fig.5Theschematicofthekingpinpositioning表1左右輪主銷定位參數(shù)Tab.1Tirekingpinposi

13、tioningparameters名稱單位數(shù)值主銷內(nèi)傾角deg7.2主銷后傾角deg5.2側(cè)向偏距mm100縱向偏距mm01.3輪胎模型輪胎模型是整車建模的關(guān)鍵部分，對(duì)仿真的精度影響很大，這里直接采用TruckSim內(nèi)置的輪胎模型，該模型與著名的魔術(shù)公式MF(MagicFmula)模型的輪胎力預(yù)測(cè)對(duì)比如圖6所示，可以看出該輪胎模型可以較好的反映輪胎的非線性特性。010203001000200030004000500060007000伸伸

14、伸deg伸伸伸N伸伸伸伸伸00.5101000200030004000500060007000伸伸伸伸伸伸N伸伸伸伸伸Trucsim伸伸伸伸伸伸伸伸Trucsim伸伸伸伸伸伸伸伸圖6載荷為7358N輪胎模型對(duì)比Fig.6Tiremodelcomparisonatload7358N在縱滑側(cè)偏聯(lián)合工況下輪胎力的計(jì)算采用Pacejka與Sharp提出的聯(lián)合滑移理論CST(CombinedSlipThey)[10]。首先通過縱向滑移率與側(cè)偏角得