爆胎车辆行驶状态与控制虚拟实验分析

摘要

汽车工业的腾飞虽然推动着全球经济的发展,但汽车同样给人类带来了交通事故,其中因高速行驶中突然爆胎而导致的交通事故危害极大。汽车爆胎造成的严重后果引起了人们对爆胎车辆主动安全的高度重视,因此对爆胎车辆的研究具有重要的研究意义与工程价值。本文基于虚拟道路实验,对爆胎车辆行驶状态及其控制进行了研究。主要完成的工作如下:
　　 (1)基于车辆动力学理论。建立了15自由度整车模型;利用Magic Formula轮胎公式,建立了轮胎力学模型;借鉴国内外研究成果,建立了爆胎轮胎力学模型;
　　 (2)基于面对对象技术,利用Visual C++6.0软件,建立了车辆虚拟仿真实验平台;以该平台为基础,利用串行通信技术,建立了软件在环仿真系统;
　　 (3)为了验证所建立模型的准确性,利用CarSim软件与本文所建立的仿真平台进行了双移线与蛇形线虚拟道路实验。仿真实验结果表明,本文所建立的15自由度整车模型准确、可靠,能够有效反映出真实车辆的行驶状态;
　　 (4)基于车辆虚拟仿真实验平台,利用已验证的整车模型,进行了车辆直道、弯道行驶爆胎虚拟实验;仿真结果表明,爆胎车轮的滚动阻力与车轮侧向力对车辆行驶状态具有重要影响;
　　 (5)基于爆胎车辆的动力学特性与仿真实验结果,采用PID控制策略,设计了爆胎主动制动控制器,并利用该控制器进行了软件在环仿真实验。结果表明,爆胎主动制动控制器具有良好的控制效果,车辆横摆角被控制在合理范围内,车辆获得理想的制动效果,防止车辆在爆胎后出现危险情况,有效降低了因车辆爆胎而引发交通事故的概率。
　　 本文的研究成果为爆胎车辆主动控制技术的研究提供了理论依据,同时对其它车辆主动安全技术的研究也具有借鉴意义。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:图表目录、注释表

第一章 绪论

1.1 选题背景

1.2 研究意义

1.3 国内外研究现状

1.4 本文主要研究内容

第二章 爆胎车辆动力学模型的研究

2.1 引言

2.2 车辆模型

2.2.1 车辆动力学建模

2.2.2 簧载质量动力学建模

2.2.3 非簧载质量动力学建模

2.3 轮胎模型

2.3.1 轮胎动力学建模

2.3.2 H.B.Pacejka魔术轮胎

2.3.3 爆胎轮胎力学特性

2.4 本章小结

第三章 车辆虚拟实验平台的建立

3.1 引言

3.2 虚拟实验平台设计

3.3 虚拟实验平台编程实现

3.3.1 整车模型求解器的编程实现

3.3.2 数值微分在轮胎模型求解器中的应用

3.3.3 虚拟车辆与道路的编程实现

3.3.4 软件在环平台的初步建立

3.4 虚拟实验平台仿真实例

3.5 本章小结

第四章 爆胎车辆模型虚拟实验验证

4.1 引言

4.2 CarSim软件的引入

4.3 虚拟实验验证方法

4.4 虚拟道路实验验证

4.4.1 车辆双移线道路虚拟实验

4.4.2 车辆蛇形线道路虚拟实验

4.5 本章小结

第五章 爆胎车辆虚拟实验

5.1 引言

5.2 车辆直道爆胎虚拟实验

5.3 车辆弯道爆胎虚拟实验

5.4 爆胎时间对车辆运行的影响

5.5 本章小结

第六章 爆胎车辆主动控制虚拟实验

6.1 引言

6.2 爆胎制动控制系统

6.2.1 BBCS基本工作原理

6.2.2 BBCS控制算法

6.2.3 制动器模型

6.3 车辆直道爆胎主动控制虚拟实验

6.4 车辆弯道爆胎主动控制虚拟实验

6.5 本章小结

第七章 全文总结与展望

7.1 全文总结

7.2 展望

附录

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文