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1、密級(jí)：公開工學(xué)碩士學(xué)位論文三軸重型車輛行駛平順性與操縱穩(wěn)定性協(xié)同控制研究ResearchonCooperativeControlofRideComfortandHandlingStabilityforThree-axleHeavyVehicle培養(yǎng)單位：機(jī)械工程學(xué)院專業(yè)：載運(yùn)工具運(yùn)用工程研究生：張志達(dá)指導(dǎo)教師：李韶華教授二○一八年六月獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得石家莊
2、鐵道大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。簽名：日期：關(guān)于論文使用授權(quán)的說明本人完全了解石家莊鐵道大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向有關(guān)部門送交論文的復(fù)印件和電子版本，允許論文被查閱和借閱，同意學(xué)校將論文加入《中國(guó)優(yōu)秀博碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)》和編入《中國(guó)學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)》。本人授權(quán)石家莊鐵道大學(xué)，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文，可以公布論文的全部或部分內(nèi)容。(保密的論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定)作者簽名：日期：導(dǎo)
3、師簽名：日期：摘要隨著公路貨運(yùn)業(yè)的發(fā)展，重型貨車的數(shù)量日益增多，人們對(duì)其整體品質(zhì)的要求也在不斷提高。其中，行駛平順性和操縱穩(wěn)定性，是車輛最主要的兩個(gè)動(dòng)力學(xué)性能，對(duì)其進(jìn)行控制研究是提高車輛整體品質(zhì)的必要前提。懸架控制能夠抑制車輛系統(tǒng)的振動(dòng)，提高其行駛平順性；轉(zhuǎn)向控制和直接橫擺力矩控制可抑制車輛偏航、防止側(cè)翻，提高其操縱穩(wěn)定性。然而，懸架系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)系統(tǒng)間存在耦合關(guān)系，因此，為了提高車輛的綜合性能，研究平順性與穩(wěn)定性的協(xié)同控制，具有重要的理論意義和應(yīng)用前景。本文基于二自由度1/4車輛模型，設(shè)計(jì)了半主動(dòng)懸架LQG控制
4、器，引入層次分析法計(jì)算了控制器各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，通過與被動(dòng)懸架和On-Off控制半主動(dòng)懸架的對(duì)比，分析了LQG控制半主動(dòng)懸架的優(yōu)越性。針對(duì)三軸重型車輛建立了八自由度半車平順性模型，并通過與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比驗(yàn)證了其準(zhǔn)確性。設(shè)計(jì)了基于層次分析法的半主動(dòng)懸架多目標(biāo)LQG控制器，并基于MATLAB/Simulink進(jìn)行了仿真試驗(yàn)。采用線性二自由度操縱穩(wěn)定性模型，對(duì)比分析了前輪轉(zhuǎn)向車輛與全輪轉(zhuǎn)向車輛的動(dòng)力學(xué)特性。對(duì)前輪轉(zhuǎn)向車輛零質(zhì)心側(cè)偏角臨界速度的存在條件進(jìn)行了推導(dǎo)與驗(yàn)證；基于準(zhǔn)靜態(tài)側(cè)翻理論提出了全輪轉(zhuǎn)向車輛的側(cè)翻預(yù)測(cè)模型和極限速度、極限
5、轉(zhuǎn)角預(yù)測(cè)模型。針對(duì)三軸重型車輛建立了全輪轉(zhuǎn)向十自由度非線性操縱穩(wěn)定性模型?？紤]垂向載荷轉(zhuǎn)移和車輪滑移率等對(duì)輪胎側(cè)向力的影響，基于刷子模型對(duì)參考模型的輪胎側(cè)偏剛度進(jìn)行了動(dòng)態(tài)逆向估計(jì)。結(jié)合比例轉(zhuǎn)向控制和直接橫擺控制提出了一種穩(wěn)定性集成控制策略，基于阿克曼原理和模糊PID控制技術(shù)設(shè)計(jì)了穩(wěn)定性集成控制器，并通過仿真驗(yàn)證了控制效果。針對(duì)車輛平順性與穩(wěn)定性協(xié)同控制問題，分析了懸架系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等的相互關(guān)系，考慮輪胎動(dòng)載荷變化對(duì)車輛穩(wěn)定性的影響，建立了平順性與穩(wěn)定性相互作用的協(xié)同模型。通過分析隨機(jī)路面下轉(zhuǎn)向時(shí)協(xié)同模型與操穩(wěn)模型的不同，證實(shí)
6、了協(xié)同控制研究的必要性。依據(jù)平順性與穩(wěn)定性協(xié)同原理，提出了車輛系統(tǒng)綜合控制策略，設(shè)計(jì)了懸架半主動(dòng)控制與穩(wěn)定控制相結(jié)合的協(xié)同控制器，并通過仿真驗(yàn)證了控制效果。研究表明，所設(shè)計(jì)的基于層次分析法的LQG控制器，使半主動(dòng)懸架具有良好的有效性和工況適應(yīng)性；比例轉(zhuǎn)向控制與直接橫擺力矩控制相結(jié)合的穩(wěn)定性集成控制器，可以避免車輛在不同工況下的轉(zhuǎn)向失穩(wěn)；平順性控制與穩(wěn)定性控制的協(xié)同使車輛具有更強(qiáng)的魯棒性。本文的模型和控制策略可為多軸重型車輛平順性與穩(wěn)定性控制的研究提供理論參考。關(guān)鍵詞：三軸重型車輛；行駛平順性；操縱穩(wěn)定性；半主動(dòng)懸架；全輪轉(zhuǎn)向
7、；協(xié)同控制AbstractWiththedevelopmentofhighwayfreightindustry,thenumberofheavytrucksareincreasing,andtherequirementsforitsoverallqualityarealsoincreasing.Ridecomfortandhandlingstabilityaretwoimportantvehicledynamicproperty,thusitisnecessarytocontrolthemforimprovingtheove
8、rallqualityofvehicle.Semi-activesuspensioncancontrolvehiclevibrationandimproveitsridecomfort.Steeringcontrolanddirectyawmomentcontrolcanrestrainv
