研究模糊控制下車輛的側(cè)傾穩(wěn)定性仿真分析

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1、研究模糊控制下車輛的側(cè)傾穩(wěn)定性仿真分析　　摘要：近年來，國(guó)內(nèi)的技術(shù)得到飛速發(fā)展，越來越多的人使用車輛，車輛運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性受到社會(huì)各界的高度關(guān)注。一般來說，高速行駛或者在低附著系數(shù)道路上行駛的汽車，會(huì)受駕駛員的轉(zhuǎn)向作用或外界因素影響，導(dǎo)致側(cè)向附著力不斷上升，影響到車輛的側(cè)傾穩(wěn)定性，引起交通事故。因此，采取科學(xué)、有效的措施，增強(qiáng)車輛運(yùn)行的側(cè)傾穩(wěn)定性是確保車輛行駛安全的關(guān)鍵。本文在ADAMS/Car模塊下構(gòu)建整車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，通過MATLAB構(gòu)建出現(xiàn)模糊控器模型，并將控制器和整車模型進(jìn)行了有效的結(jié)合，對(duì)車輛的橫擺角速度與質(zhì)心側(cè)偏角進(jìn)行了控制仿真分析。　　關(guān)鍵

2、詞：模糊控制;車輛;側(cè)傾穩(wěn)定性;動(dòng)力學(xué)模型;仿真　　【中圖分類號(hào)】G【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B【文章編號(hào)】1008-1216（2016）11C-0070-026　　隨著各類車輛的速度提升與駕駛員非職業(yè)化現(xiàn)象的普遍，人們對(duì)于車輛的穩(wěn)定性與安全性也有了更高的要求。車輛的轉(zhuǎn)彎制動(dòng)是一種常見但是十分復(fù)雜的程序，車輛的轉(zhuǎn)彎制動(dòng)過程中，車輛的動(dòng)載荷會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)移或者大側(cè)向滑動(dòng)的現(xiàn)象，對(duì)車輛運(yùn)行的安全性造成影響。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外大部分企業(yè)對(duì)車輛的防抱死系統(tǒng)進(jìn)行了研究，主要針對(duì)的是車輛直線行駛時(shí)的控制計(jì)算設(shè)計(jì)，少部分學(xué)者則對(duì)車輛轉(zhuǎn)彎制動(dòng)過程中防抱死系統(tǒng)的控制進(jìn)行了一系列仿真分析與研究，但基本都

3、是針對(duì)車輛制動(dòng)性能的仿真研究，卻忽略了在加強(qiáng)車輛制動(dòng)性能的基礎(chǔ)上，對(duì)不同行駛速度中只有ABS控制情況下對(duì)車輛側(cè)傾穩(wěn)定性進(jìn)行仿真研究?！　∫?、車輛系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型　?。ㄒ唬┱嚹Ｐ偷臉?gòu)建　　現(xiàn)以某越野車為試驗(yàn)對(duì)象，該車屬于后置、后驅(qū)動(dòng)式，前懸架選用螺旋彈簧的非獨(dú)立懸架，后懸架選用縱置類鋼板彈簧非獨(dú)立式架構(gòu)，（整車模型如圖所示）。該模型的組成主要包括以下幾個(gè)方面：（1）前懸架：由上、下橫臂、轉(zhuǎn)向橫拉桿、主銷軸、減震器以及螺旋彈簧構(gòu)成。（2）后懸架：組成部分包括：縱置性單片鋼板彈簧、整體橋以及減震器。（3）車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)：采用拉桿式轉(zhuǎn)向器。（4）車輛的橫向穩(wěn)定桿：采

4、用2根直軸斷開，中間使用轉(zhuǎn)動(dòng)相連接，并在轉(zhuǎn)動(dòng)的鉸鏈上，加入適當(dāng)?shù)呐まD(zhuǎn)力，將建模簡(jiǎn)化。（5）車輛輪胎：所有輪胎采用Fiala模型輪胎，把輪輞轉(zhuǎn)化成剛性圓板，胎體由圓板上的彈簧呈現(xiàn)，胎冠以圓環(huán)梁表示，支承功能由彈簧承擔(dān)。（6）總成動(dòng)力：發(fā)動(dòng)機(jī)使用后置型，將發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器及離合器結(jié)合為一體，采用函數(shù)模擬法達(dá)到各構(gòu)功能?！　≌嚹Ｐ汀　。ǘ┠Ｐ万?yàn)證　　試驗(yàn)共分為雙移線和蛇形試驗(yàn)兩種，兩次試驗(yàn)必須在專業(yè)的試驗(yàn)場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行，具體的試驗(yàn)方法如下：（1）蛇形試驗(yàn)須嚴(yán)格依據(jù)國(guó)家頒布的《汽車操縱穩(wěn)定性試驗(yàn)方法蛇形試驗(yàn)》中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，車輛運(yùn)行的初始速度為50km/h，共設(shè)置10個(gè)

5、樁，L=30m。（2）雙移線試驗(yàn)時(shí)，車輛行駛的初始速度設(shè)備為606km/h，由相關(guān)的工作人員，將試驗(yàn)過程中的各類數(shù)據(jù)與試驗(yàn)仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的記錄。通過測(cè)試和相應(yīng)的條件后比較仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，車輛軋輥穩(wěn)定偏航角速度的兩個(gè)變量，橫向加速度測(cè)試結(jié)果和仿真值的一致性很高，它驗(yàn)證了整車虛擬模型的正確性。　　二、模糊控制器的設(shè)計(jì)　?。ㄒ唬┛刂破鞯脑O(shè)計(jì)以車輛橫擺角的速度作為控制變量　　橫擺角的速度控制，使二維模糊控制器，輸入變量是實(shí)際車輛的橫擺角速度r和理想的橫擺角速度rd兩者的偏差e（r）以及偏差改變的速度ec（r），輸出的變量表示橫擺力矩MZ（R）。變量誤差以e（r）

6、表示、誤差變化速度以ec（r）表示，控制量以u(píng)表示，模糊集如下：　　e（r）模糊集為：{NB，NM，NS，PO，PS，PM，PB}　　式中：NB代表負(fù)大、NM代表負(fù)中、NS代表負(fù)小、PO代表正0、PS代表正小、PM代表正中、PB則代表正大?！　】刂屏氐倪x取原理為：變化量誤差較大時(shí)，控制力矩作用為誤差消除，在誤差較小的情況，控制力矩的功能是防止超調(diào)，兩者的出發(fā)點(diǎn)都是整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，控制變量在控制器中的輸入、輸出關(guān)系則由橫擺角的速度進(jìn)行控制?！　。ǘ┛刂破鞯脑O(shè)計(jì)以質(zhì)心側(cè)偏角為控制變量　　對(duì)質(zhì)心側(cè)偏角進(jìn)行控制時(shí)，還是采用基于二維模糊控制器，輸入的變量是實(shí)際質(zhì)心

7、側(cè)的偏角β與目標(biāo)橫擺角的速度βb兩者的偏差ec（β）及偏差改變的速度ec（β），輸出的變量u為橫擺力矩MZ（β），幾個(gè)數(shù)值的定義范圍與橫擺角速度控制方式大致相同，差別在于模糊控制的規(guī)則設(shè)置?！　。ㄈ┛刂破鞯脑O(shè)計(jì)以橫擺角的速度與質(zhì)心側(cè)偏角作為控制變量6　　對(duì)橫擺角速度與質(zhì)心側(cè)偏角同時(shí)控制時(shí)，輸入的變量是橫擺角運(yùn)行的速度誤差e（r）和質(zhì)心側(cè)偏角的誤差e（β），輸出的變量是橫擺力矩MZ，兩組數(shù)值聯(lián)合之后反饋控制的輸出變量，需再通過加權(quán)后，得出總橫擺力矩，計(jì)算公式如下：　　MZ=WYMZ（r）+WβMZ（β）　　在該公式中，控制器的總輸出量橫擺力矩以Mz，橫擺角速度

8、控制器的輸出與加權(quán)因子分別以MZ（r）