車輛操縱穩(wěn)定性的半主動(dòng)控制策略

崔宏耀

（黑龍江工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱150050）

車輛操縱穩(wěn)定性的半主動(dòng)控制策略

崔宏耀

（黑龍江工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱150050）

為了有效的加強(qiáng)汽車轉(zhuǎn)向行駛、變向行駛的穩(wěn)定性，應(yīng)對(duì)車輛操縱穩(wěn)定性存在的問(wèn)題，引入了半主動(dòng)控制模型并以此為基礎(chǔ)創(chuàng)造了控制的模型。通過(guò)對(duì)設(shè)定的參數(shù)的改變來(lái)達(dá)到修改車輛行駛路況的作用，可以適當(dāng)?shù)母淖冏枘岬拇笮　④嚿韮A翻的程度，對(duì)于車輛行駛操縱的實(shí)際情況進(jìn)行模擬。模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果讓我們了解到半主動(dòng)控制有效的提高了車輛操縱的穩(wěn)定性，減少了車輛變向行駛過(guò)程中傾角，也使得加速度縮小了一般，不穩(wěn)定因素下降了35.2%。所以說(shuō)半主動(dòng)控制系統(tǒng)能夠增強(qiáng)車輛操縱的穩(wěn)定性，極大的減少車輛變向行駛側(cè)傾的角度。

半主動(dòng)控制；車輛；穩(wěn)定性；策略

1 影響車輛穩(wěn)定性的因素

在理想的直線型行駛過(guò)程中，認(rèn)為車輛裝載的物品質(zhì)量分布是均勻的，在這種情況下，通過(guò)上面的表達(dá)式可以知道R=0，若是在行駛過(guò)程中導(dǎo)致了一邊的車輪脫離了地面，就說(shuō)明此時(shí)f1=0或者f2=0，計(jì)算出來(lái)R=±1.如果車輪在行駛的過(guò)程沒(méi)有出來(lái)車輪脫離地面的情況，則R＜1，說(shuō)明車輛操縱的穩(wěn)定性極高，R的絕對(duì)值越高就說(shuō)明穩(wěn)定性控制得越好。

2 模型的建立

半主動(dòng)控制系統(tǒng)是在原有的控制系統(tǒng)上進(jìn)行改善，最為主要的就是將減振器的內(nèi)部運(yùn)行器件進(jìn)行改良，使得能夠通過(guò)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)達(dá)到控制阻尼大小的目標(biāo)，連續(xù)變化的阻尼可以很好的調(diào)節(jié)車輛的側(cè)傾狀態(tài)。在這種情況之下我們僅考慮車輛在進(jìn)行變向運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中離心力產(chǎn)生的影響，由于車輛行駛的特點(diǎn)可以發(fā)現(xiàn)前后輪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是相接近的，所以只需要對(duì)一個(gè)車軸進(jìn)行模型的建立就行了，簡(jiǎn)化了操作的步驟。

在一般情況下，車輛的左右車輪是相互對(duì)稱的，此時(shí)就有：

rn1R=rn1L=rn1；K2L=K2R=K2；K1＝K1；R＝K1

為了將復(fù)雜的情況簡(jiǎn)單化，車輛在進(jìn)行變向運(yùn)動(dòng)時(shí)不需要考慮路面不平整的影響，也就是說(shuō)此時(shí)，通過(guò)物理量之間的表達(dá)及方式可以知道：

X1=Z2；X2=Z2；X3=Z1L；X4=Zl1

X5=Z1R；X6=Z1R；X7=Z1R；X8=H

通過(guò)物理量之間的表達(dá)及方式可以知道經(jīng)過(guò)整理之后得到車輛運(yùn)行的狀態(tài)方程為：

X=Ax+BAy

3 控制器的建立

通過(guò)左右側(cè)彈簧的變形可以直接考量車輛在運(yùn)行過(guò)程中側(cè)傾角的情況，也就是說(shuō)左右車輪的承載能力的不同直接影響了車輛操縱的穩(wěn)定性。所以為了更加準(zhǔn)確的將車輪傾角的情況通過(guò)線性的關(guān)系表示出來(lái)，減振器中控制阻尼變化大小的控制器可以進(jìn)行連續(xù)的控制，彈簧的變形量以及車輛速度的變化之間就會(huì)存在一個(gè)線性關(guān)系。在這個(gè)過(guò)程中輸入量為車輛運(yùn)行的速度的大小，直接的影響結(jié)果是彈簧形變的不同，輸出量為彈簧的形變。

4 模擬分析

為了讓模型搭建更加的有說(shuō)服力，根據(jù)車輛的實(shí)際情況進(jìn)行了模擬的分析，并將車輛的各項(xiàng)數(shù)據(jù)參數(shù)運(yùn)用到模型當(dāng)中，具體如下：

采用奔馳（Mercedes-Benz）某款車型的單軸模型的參數(shù)值作為參考參數(shù)，

m1=25 kg

k1=1.69^10N/m

m2=660 kg

k2=1.3^10N/m

B=1.565m

J2=400 kg/m2

Hg=0.5m0

輸入信息為了確保分析的方便性，采用的是正弦信號(hào)，這種信號(hào)的特點(diǎn)就是能夠有效的反映車輛在緊急剎車或遇到不平路面時(shí)的反映情況，并將車輛的運(yùn)動(dòng)情況通過(guò)數(shù)學(xué)表達(dá)式充分的表現(xiàn)出來(lái)，進(jìn)行線性的分析。該模擬分析對(duì)于側(cè)傾角大小、加速度以及速度的變化都有著明確的說(shuō)明，可以將變化的情況通過(guò)曲線的方式表達(dá)出來(lái)。

速度的變化情況曲線反映，通過(guò)半主動(dòng)控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的比較，其最大的傾角由原先的0.2885減小到了0.1045減小的程度達(dá)到了61.3%，側(cè)傾角絕對(duì)值也由原先的0.0923減小到了0.0342也減少了60%左右。通過(guò)加速度的表達(dá)曲線可知，加速度的變化也由10.0954 rad/s減小到3.5345 rad/s，減小了60.8%，加速度的絕對(duì)值也減少了近65%.通過(guò)綜合的分析可以發(fā)現(xiàn)，車輛操縱的穩(wěn)定性相比傳統(tǒng)的控制提升了35.7%，也就說(shuō)明半主動(dòng)控制的運(yùn)用有其實(shí)際的意義，能夠增加車輛運(yùn)行的穩(wěn)定效果。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)模擬分析可以了解到，與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)相比較，半主動(dòng)控制系統(tǒng)的引入對(duì)車輛加速度、速度以及側(cè)傾角都有著減小的作用，并且在測(cè)試的過(guò)程中也能發(fā)現(xiàn)，整個(gè)過(guò)程中很難出現(xiàn)有劇烈震蕩的過(guò)程，也就說(shuō)明車輛在行駛在復(fù)雜的路況上時(shí)，也能保持其基本的穩(wěn)定性，車輛可以通過(guò)半主動(dòng)控制系統(tǒng)及時(shí)的調(diào)節(jié)好車輛的狀態(tài)，將減振器的效果有效的發(fā)揮出來(lái)，阻尼的線性變化也會(huì)更加的明顯。這樣車輛在行駛的過(guò)程中穩(wěn)定性的提高，也就提高了車輛乘坐的舒適度。車輛整個(gè)的振動(dòng)影響因素也被降到了最低值，使得車輛具備了最基本的運(yùn)載性能。所以說(shuō)半主動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)于改變側(cè)翻因素，和減少事故的發(fā)生有著重要的作用。當(dāng)然相比于主動(dòng)的控制系統(tǒng)，半主動(dòng)控制對(duì)于傾側(cè)的狀態(tài)調(diào)整以及振幅的減小等方面沒(méi)有做到一定的效果，但是主動(dòng)控制效果的取得是另外安裝了其他的裝置，在無(wú)形中提高了車輛的運(yùn)行成本，并且車輛在行進(jìn)中的能源損耗也非常的大。半主動(dòng)控制的工作原理只是對(duì)減振器進(jìn)行了優(yōu)化，改裝成了對(duì)阻尼線性變化的調(diào)節(jié)，而且這個(gè)過(guò)程不需要提供外部能量就能完成，在原先控制的基礎(chǔ)之上進(jìn)行能量供給就行。所以說(shuō)從安裝的程序以及成本方面考慮都有其優(yōu)越性，所以車輛操縱穩(wěn)定性的半主動(dòng)控制在以后車輛性能的提升方面有著很大的發(fā)展空間。

[1]張海濤.基于半車模型的主動(dòng)懸架控制器設(shè)計(jì)與仿真[D].安徽工程大學(xué)，2012.

[2]張連軍.半主動(dòng)懸架系統(tǒng)對(duì)汽車側(cè)翻穩(wěn)定性的改善[J].黑龍江交通科技，2008，（10）：80.

[3]趙開林.汽車半主動(dòng)懸架模糊控制研究[D].華東交通大學(xué)，2007.

[4]余強(qiáng)，馬建.半被動(dòng)懸架系統(tǒng)對(duì)汽車側(cè)翻穩(wěn)定性的改善[J].長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2005，（04）：73-76.

[5]余強(qiáng)，馬建.半主動(dòng)懸架系統(tǒng)對(duì)汽車側(cè)翻穩(wěn)定性的改善[J].交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào)，2005，（01）：53-56.

Sem i-active ControlStrategy for Vehicle Hand ling Stability

CUIHong-yao
（Heilongjiang Institute of Technology，Harbin Heilongjiang 150050，China）

In order to effectively enhance the stability of vehicle steering and variable steering，and to deal with the problems of vehicle handling stability，a semi-active controlmodel is introduced and a controlmodel is created based on it.Through the change of the set parameters tomodify the role of vehicle traffic conditions，you can change the size of the damping，the extent of the body tipping，the actual situation for vehicle driving simulation. The results of the simulation experiment let us understand that semi-active control effectively improves the stability of vehicle handling，reduces the inclination of the vehicle in the process of variable direction，also makes the acceleration reduced in general，unstable factors decreased by 35.2%.So that semi-active control system can enhance the stability of vehicle handling，greatly reducing the direction of the vehicle to roll the roll.

semi-active control；vehicle；stability；strategy

U463.33

A

1672-545X（2017）04-0274-02

2017-01-23

崔宏耀（1971－），男，黑龍江人，碩士，副教授，汽車電子控制。