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半挂汽车列车弯道制动行驶方向稳定性及协调控制策略研究

作　者: 董金松
导　师: 许洪国
学　校: 吉林大学
专　业: 交通环境与安全技术
关键词: 半挂汽车列车弯道制动方向稳定性制动协调性控制策略
分类号: U469.5
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
下　载: 425次
引　用: 3次
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内容摘要

半挂汽车列车作为公路货物运输系统中主要的载运工具之一发挥着举足轻重的作用。与单车相比,牵引车与半挂车之间的耦合作用使半挂汽车列车具有更为复杂的动力学系统。结构参数、使用参数和控制参数不合理以及牵引车与半挂车匹配不当,将导致半挂汽车列车在制动过程中产生折叠、甩尾和侧滑等非稳定性现象。而半挂汽车列车在弯道制动时,若出现非稳定现象极易导致恶性交通事故发生。因此,本文将重点研究使用参数和设计参数对半挂汽车列车弯道制动方向稳定的影响,提出制动力控制策略,以改善其弯道制动的方向稳定性。本文首先建立了重型载货汽车子午线轮胎、制动力矩动态特性的各模块模型和半挂汽车列车弯道制动的非线性整车模型。使用由西部交通建设科技项目支持所开发的半挂汽车列车性能测试设备进行制动性能试验,通过试验对所建半挂汽车列车弯道制动模型予以验证。在所建半挂汽车列车弯道制动模型的基础上,从半挂汽车列车的结构参数和使用参数对弯道制动性能的影响进行了分析与研究,并提出了相应的改进措施。分析结果表明:牵引座前置距和挂车轴距的增加有利于改善半挂汽车列车弯道制动的稳定性;半挂车制动滞后时间和车速过大对弯道制动的稳定性有负面作用;而制动力分配系数的设计应避免牵引车后轴首先抱死。最后,为提高半挂汽车列车弯道制动的方向稳定性,对制动力控制策略进行了研究。通过分析对比逻辑门限值、滑移率最优的PID控制和模糊控制等控制策略,结果表明通过控制制动力可显著改善半挂汽车列车弯道制动的方向稳定性。

全文目录

提要  5-9
第1章绪论  9-21
  1.1 引言  9
  1.2 我国公路交通运输及汽车列车运输的发展  9-12
    1.2.1 公路交通运输的发展  9-11
    1.2.2 汽车列车运输的发展  11-12
  1.3 国内外研究现状  12-19
    1.3.1 国外研究现状  13-17
    1.3.2 国内研究现状  17-19
  1.4 本文研究的主要内容  19-21
第2章半挂汽车列车弯道制动建模  21-39
  2.1 轮胎模型构建  21-26
    2.1.1 轮胎坐标系的确定  21-22
    2.1.2 轮胎制动力与滑移率的关系特性  22-24
    2.1.3 轮胎侧偏力分析  24
    2.1.4 制动时轮胎的侧偏模型  24-26
  2.2 半挂汽车列车弯道制动模型  26-31
    2.2.1 半挂汽车列车坐标系  26-27
    2.2.2 半挂汽车列车弯道制动运动方程  27-31
  2.3 半挂汽车列车弯道制动时轮胎法向载荷  31-34
  2.4 制动力矩建模  34-37
    2.4.1 制动力矩动特性模型  34-36
    2.4.2 制动气室压力动特性模型  36-37
  2.5 小结  37-39
第3章模型参数确定与验证  39-57
  3.1 轮胎模型参数的确定  39-43
    3.1.1 轮胎接地长度和宽度  39-40
    3.1.2 轮胎纵向及侧向刚度  40-42
    3.1.3 制动附着系数  42-43
  3.2 基于两段法计算滚动阻力和空气阻力系数  43-46
  3.3 制动力矩模型  46-50
    3.3.1 制动控制气压模型参数  46-47
    3.3.2 制动气室压力模型参数  47-49
    3.3.3 制动力矩模型参数  49-50
  3.4 评价指标及试验规程  50-51
  3.5 仿真模型验证  51-55
  3.6 本章小结  55-57
第4章半挂汽车列车弯道制动稳定性仿真分析  57-73
  4.1 牵引座前置距的影响  57-61
  4.2 半挂车轴距的影响  61-63
  4.3 半挂车制动滞后的影响  63-66
  4.4 制动力分配系数的影响  66-70
  4.5 速度的影响  70-72
  4.6 本章小结  72-73
第5章制动力最优控制策略  73-95
  5.1 半挂汽车列车弯道制动控制策略  73-80
    5.1.1 基于逻辑门限值的制动控制  73-80
    5.1.2 基于滑移率最优的制动控制  80
  5.2 滑移率最优的PID 控制  80-85
    5.2.1 PID 控制基础  80-82
    5.2.2 半挂汽车列车PID 制动控制器  82-85
  5.3 滑移率最优的模糊控制  85-93
    5.3.1 模糊控制基础  85-86
    5.3.2 半挂汽车列车模糊制动控制器  86-93
  5.4 本章小节  93-95
第6章全文总结  95-98
  6.1 研究内容与结论  95-97
  6.2 研究展望  97-98
参考文献  98-105
攻读学位期间发表的学术论文及取得的科研成果  105-107
致谢  107-108
摘要  108-110
ABSTRACT  110-112

半挂汽车列车弯道制动行驶方向稳定性及协调控制策略研究

内容摘要

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