車輛操縱穩(wěn)定性的半主動控制策略

崔宏耀

（黑龍江工程學院，黑龍江哈爾濱150050）

車輛操縱穩(wěn)定性的半主動控制策略

崔宏耀

（黑龍江工程學院，黑龍江哈爾濱150050）

為了有效的加強汽車轉(zhuǎn)向行駛、變向行駛的穩(wěn)定性，應對車輛操縱穩(wěn)定性存在的問題，引入了半主動控制模型并以此為基礎(chǔ)創(chuàng)造了控制的模型。通過對設(shè)定的參數(shù)的改變來達到修改車輛行駛路況的作用，可以適當?shù)母淖冏枘岬拇笮?、車身傾翻的程度，對于車輛行駛操縱的實際情況進行模擬。模擬實驗的結(jié)果讓我們了解到半主動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%。所以說半主動控制系統(tǒng)能夠增強車輛操縱的穩(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程中，認為車輛裝載的物品質(zhì)量分布是均勻的，在這種情況下，通過上面的表達式可以知道R=0，若是在行駛過程中導致了一邊的車輪脫離了地面，就說明此時f1=0或者f2=0，計算出來R=±1.如果車輪在行駛的過程沒有出來車輪脫離地面的情況，則R＜1，說明車輛操縱的穩(wěn)定性極高，R的絕對值越高就說明穩(wěn)定性控制得越好。

2 模型的建立

半主動控制系統(tǒng)是在原有的控制系統(tǒng)上進行改善，最為主要的就是將減振器的內(nèi)部運行器件進行改良，使得能夠通過調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)達到控制阻尼大小的目標，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行變向運動的過程中離心力產(chǎn)生的影響，由于車輛行駛的特點可以發(fā)現(xiàn)前后輪的運動狀態(tài)是相接近的，所以只需要對一個車軸進行模型的建立就行了，簡化了操作的步驟。

在一般情況下，車輛的左右車輪是相互對稱的，此時就有：

rn1R=rn1L=rn1；K2L=K2R=K2；K1＝K1；R＝K1

為了將復雜的情況簡單化，車輛在進行變向運動時不需要考慮路面不平整的影響，也就是說此時，通過物理量之間的表達及方式可以知道：

X1=Z2；X2=Z2；X3=Z1L；X4=Zl1

X5=Z1R；X6=Z1R；X7=Z1R；X8=H

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

X=Ax+BAy

3 控制器的建立

通過左右側(cè)彈簧的變形可以直接考量車輛在運行過程中側(cè)傾角的情況，也就是說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。所以為了更加準確的將車輪傾角的情況通過線性的關(guān)系表示出來，減振器中控制阻尼變化大小的控制器可以進行連續(xù)的控制，彈簧的變形量以及車輛速度的變化之間就會存在一個線性關(guān)系。在這個過程中輸入量為車輛運行的速度的大小，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服力，根據(jù)車輛的實際情況進行了模擬的分析，并將車輛的各項數(shù)據(jù)參數(shù)運用到模型當中，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，這種信號的特點就是能夠有效的反映車輛在緊急剎車或遇到不平路面時的反映情況，并將車輛的運動情況通過數(shù)學表達式充分的表現(xiàn)出來，進行線性的分析。該模擬分析對于側(cè)傾角大小、加速度以及速度的變化都有著明確的說明，可以將變化的情況通過曲線的方式表達出來。

速度的變化情況曲線反映，通過半主動控制系統(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減小的程度達到了61.3%，側(cè)傾角絕對值也由原先的0.0923減小到了0.0342也減少了60%左右。通過加速度的表達曲線可知，加速度的變化也由10.0954 rad/s減小到3.5345 rad/s，減小了60.8%，加速度的絕對值也減少了近65%.通過綜合的分析可以發(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%，也就說明半主動控制的運用有其實際的意義，能夠增加車輛運行的穩(wěn)定效果。

5 結(jié)束語

通過模擬分析可以了解到，與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)相比較，半主動控制系統(tǒng)的引入對車輛加速度、速度以及側(cè)傾角都有著減小的作用，并且在測試的過程中也能發(fā)現(xiàn)，整個過程中很難出現(xiàn)有劇烈震蕩的過程，也就說明車輛在行駛在復雜的路況上時，也能保持其基本的穩(wěn)定性，車輛可以通過半主動控制系統(tǒng)及時的調(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，阻尼的線性變化也會更加的明顯。這樣車輛在行駛的過程中穩(wěn)定性的提高，也就提高了車輛乘坐的舒適度。車輛整個的振動影響因素也被降到了最低值，使得車輛具備了最基本的運載性能。所以說半主動控制系統(tǒng)對于改變側(cè)翻因素，和減少事故的發(fā)生有著重要的作用。當然相比于主動的控制系統(tǒng)，半主動控制對于傾側(cè)的狀態(tài)調(diào)整以及振幅的減小等方面沒有做到一定的效果，但是主動控制效果的取得是另外安裝了其他的裝置，在無形中提高了車輛的運行成本，并且車輛在行進中的能源損耗也非常的大。半主動控制的工作原理只是對減振器進行了優(yōu)化，改裝成了對阻尼線性變化的調(diào)節(jié)，而且這個過程不需要提供外部能量就能完成，在原先控制的基礎(chǔ)之上進行能量供給就行。所以說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懸架控制器設(shè)計與仿真[D].安徽工程大學，2012.

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

[3]趙開林.汽車半主動懸架模糊控制研究[D].華東交通大學，2007.

[4]余強，馬建.半被動懸架系統(tǒng)對汽車側(cè)翻穩(wěn)定性的改善[J].長安大學學報（自然科學版），2005，（04）：73-76.

[5]余強，馬建.半主動懸架系統(tǒng)對汽車側(cè)翻穩(wěn)定性的改善[J].交通運輸工程學報，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。