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汽车长下坡速度控制研究

作　者: 卢从娟
导　师: 邵毅明
学　校: 重庆交通大学
专　业: 载运工具运用工程
关键词: 车辆长下坡车速控制模糊PID控制发动机制动仿真
分类号: U463.212
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

车辆长下坡行驶过程中经常发生速度失控导致的重、特大事故,而制动时间过长,刹车片温度迅速升高,是车辆制动失效以致车辆失控的主要原因。为了使汽车在长下坡时具有足够的持续制动能力,目前一般采用发动机辅助制动、排气制动与缓速器联合作用的控制方式来达到稳定车速的目的。但是,这样不仅会增加成本,使控制变得复杂,而且没有充分利用发动机倒拖的制动力。本文以配置自动变速器的车辆为研究对象,运用模糊PID控制策略,选择自动变速器的合适挡位,使发动机的制动阻力矩与汽车下坡的动力矩相平衡或基本平衡,让车辆在长下坡行驶过程中充分利用发动机制动力进行车速控制,从而使汽车下坡时的速度保持在安全范围内。针对自动变速器挡位的选择问题,论文首先对发动机制动控制路线进行了研究,进行了变速比模糊PID控制器的设计,运用模糊控制方法对配置自动变速器车辆的运行参数进行匹配,最后运用MATLAB仿真软件建立了汽车长下坡发动机制动控制系统的仿真模型,并进行了不同工况下制动效果的仿真运行和分析。通过对配置自动变速器车辆的发动机制动的理论分析以及仿真运行,得到如下结论：①基于变速器速比的模糊PID控制方法可以有效地调节变速比,输出合适的发动机制动力,从而将汽车行驶速度控制在稳定状态；②实时改变变速器速比的发动机制动力的方法可以有效地将汽车车速控制在较为稳定的范围,减少交通事故发生,该控制方法具有科学性和有效性；③用发动机制动方式可以明显改善车辆稳定性,能够有效地将轿车在长下坡行驶中车速降至安全车速,可以将小坡度重型货车的车速有效降低,有效减小行车制动器的工作强度,提高行车安全系数；④发动机制动具有一定的应用局限性,如对于重型货车在坡度较陡的长下坡行驶情况,并不能完全将车速降至安全车速以下,需采取多种制动方式相结合的制动方式进行制动。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第1章绪论  10-17
  1.1 选题背景  10-13
    1.1.1 道路交通安全现状  10-11
    1.1.2 行车制动器存在不足  11-12
    1.1.3 国家交通法规的要求  12-13
  1.2 国内外研究现状  13-15
  1.3 研究目的与意义  15-16
  1.4 主要研究内容  16
  1.5 本章小结  16-17
第2章汽车长下坡速度控制路线  17-30
  2.1 汽车辅助制动方法介绍  17-23
    2.1.1 发动机制动  17-18
    2.1.2 Jacobs发动机制动器  18-21
    2.1.3 发动机排气辅助制动装置  21-22
    2.1.4 电涡流缓速器  22
    2.1.5 永久磁铁电涡流缓速器  22
    2.1.6 液力缓速器  22-23
    2.1.7 汽车辅助制动方法的优缺点比较  23
  2.2 自动变速器概述  23-27
    2.2.1 自动变速器类型  23-25
    2.2.2 自动变速器的组成  25-26
    2.2.3 自动变速器的换挡规律  26-27
  2.3 汽车长下坡车速控制路线  27-29
    2.3.1 汽车长下坡最小稳定控制车速的确定  27-28
    2.3.2 汽车长下坡稳定车速的控制路线  28-29
  2.4 本章小结  29-30
第3章汽车长下坡速度控制策略  30-41
  3.1 控制理论的发展过程  30-31
  3.2 控制方法的介绍  31-36
    3.2.1 PID控制器  31-32
    3.2.2 模糊控制器  32-34
    3.2.3 模糊PID控制器  34-35
    3.2.4 各种控制方法的比较  35-36
  3.3 汽车长下坡速度控制策略的确定  36
  3.4 自动变速器速比模糊PID控制器的设计  36-40
    3.4.1 模糊PID控制器的设计  37-39
    3.4.2 模糊PID控制器的仿真模型  39-40
  3.5 本章小结  40-41
第4章汽车长下坡速度控制系统建模  41-55
  4.1 MATLAB/SIMULINKS软件简介  41-42
  4.2 汽车长下坡速度控制系统模型的建立  42-54
    4.2.1 汽车下坡路面上行驶的受力分析  42-43
    4.2.2 汽车下坡路面上行驶动力学平衡方程  43-44
    4.2.3 车辆整车模型的建立  44-46
    4.2.4 发动机制动动力学模型的建立  46-50
    4.2.5 自动变速器模型的建立  50-52
    4.2.6 汽车长下坡速度控制模型的建立  52-54
  4.3 本章小结  54-55
第5章汽车长下坡速度控制系统仿真研究  55-60
  5.1 轿车长下坡发动机制动控制系统仿真与结论  55-57
    5.1.1 轿车长下坡发动机制动控制系统仿真  55-56
    5.1.2 轿车长下坡发动机制动控制系统仿真结论  56-57
  5.2 货车长下坡发动机制动控制系统仿真与结论  57-59
    5.2.1 货车长下坡发动机制动控制系统仿真  57-58
    5.2.2 货车长下坡发动机制动控制系统仿真结论  58-59
  5.3 本章小结  59-60
第6章汽车发动机制动应用分析  60-62
  6.1 发动机制动应用的局限性分析  60
  6.2 发动机制动对汽车制动性能的影响  60
  6.3 发动机制动对汽车动态响应性和驾驶平顺性的影响  60-61
  6.4 发动机制动的合理使用方法  61-62
第七章结论与展望  62-64
  7.1 结论  62-63
  7.2 存在的不足与展望  63-64
致谢  64-65
参考文献  65-67
在学期间发表的论著及取得的科研成果  67

汽车长下坡速度控制研究

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