多功能运动型汽车侧倾主动控制仿真研究-车辆工程专业论文.docxVIP

III III establishing the ARC dynamics model, selection of hydraulic motor and design of the controller of an ARC. Keywords: Active Roll Control Roll stability Fuzzy PID Multi-dynamics Simulation 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。 本人授权华中科技大学可以将本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和汇编本学位论文。 本论文属于 必威体育官网网址□ ，在 年解密后适用本授权书。 不必威体育官网网址□。 （请在以上方框内打“√”） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 PAGE PAGE 10 1 绪 论 1.1 多功能运动型汽车（SUV）主动侧倾控制（ARC）简介 随着经济的发展和生活水平的提高，多功能运动型汽车（Sport Utility Vehicle: SUV）越来越受到人们的青睐，要求这种汽车能安全舒适地行驶，这对悬架系统提出 了更高的要求。影响汽车乘坐舒适性的首要因素是车辆的振动，降低悬架系统的刚度 和阻尼可以减少车辆的振动，但是车身侧倾角会变大。而多功能运动型汽车（SUV） 较一般轿车质量大、质心高，且行驶路况较差，因此 SUV 在转向时更容易产生车身 侧倾，侧倾对驾驶员的视点和姿态变化有很大影响，侧倾过大容易使驾驶员产生疲劳 与不安全感。在悬架系统上安装横向稳定杆可以明显提高车辆侧倾刚度，起到减小车 身侧倾角的作用，但是对舒适性有一定的影响。主动悬架能显著地改善侧倾和舒适性 的对立关系，在轿车上已获得开发应用，然而其能耗大、成本高、维护不易[1]，限制 了其在 SUV 上的应用。 为了控制车身的侧倾，早在 1968 年 Meiry 和 Roseler 使用一模拟控制器控制液压 缸以减小车辆的侧倾角[2] ，这是主动横向稳定器的雏形。在悬架系统上安装开关 （on/off）式主动横向稳定器，当汽车直线行驶时，它处于“关”的状态，不起作用； 当汽车在转弯或曲线行驶过程中，它处于“开”的状态，产生一定的反侧倾力矩，起 到降低侧倾的作用。 最近十年，汽车防侧倾技术得到了很大程度上的发展： 1、侧倾警告装置（ RWD）：利用神经网络在线学习车辆的动力学，同时根据车辆 的行驶状态预测侧倾稳定性。动态侧倾稳定性可以用载荷转移比例（LTR）来评价， 根据模糊逻辑规则，将 LTR 的变化率输入给 RWD。这个装置是被动的，要依靠驾驶 员采取相应操作，由于驾驶员的反应滞后，导致这个装置在危险工况下性能受限[3]。 2、侧倾稳定控制系统（RSC）：监测挂车车轮的速度、侧向加速度，当挂车临近 侧翻极限时，RSC 系统可以减小发动机扭矩，同时给驱动轴施加适当制动压力，从而 减小侧翻趋势。该系统结合 ABS 系统使用[4]。 3、主动横向稳定器（ARB）：通过给防侧倾杆施加主动控制来实现。在横向梁上 安装两个液压作动器，作动器与防侧倾杆联接，以提供主动侧倾控制力矩。在转向时， 控制车辆向转弯内侧倾斜，从而达到稳定车辆的目的[5]。 本课题从开发低成本、能量消耗小的主动悬架为着眼点，以 SUV 为例，通过仿 真分析，研究主动横向稳定器对降低侧倾、改善乘坐舒适性和提高车辆行驶安全性的 效果。 1.1.1 主动横向稳定器类型 主动横向稳定杆有两种不同的结构形式[6]。第一种如图 1-1 所示：将被动侧倾稳 定杆从中间分开，通过一个旋转马达把稳定杆的左右两部分连接起来。旋转马达能让 左右两部分进行相对转动，旋转马达的转矩可以通过 ECU 调节。第二种如图 1-2 所示： 在被动稳定杆其中一端安装一个差动液压缸机构，差动液压缸机构一端与稳定杆连 接，另一端与同车轮的横向摆臂连接。差动液压缸机构两端的距离通过 ECU 调节。 图 1-1 旋转马达式主动横向稳定器 图 1-2 差动液压缸式主动横向稳定器 1.1.2 主动横向稳定器工作原理 汽车转向或者做曲线运动时，离心力会对汽车车身产生一个侧倾力矩。这个侧倾 力矩一方面引起车身侧