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具有主动悬挂的三轴应急救援车辆转向操纵稳定性研究

田力  
【摘要】:本课题以具有主动悬挂的三轴重型高机动应急救援车辆为研究对象,为改善多轴转向系统与主动悬挂系统间存在着复杂的耦合关系,提高车辆的转向性能,对多轴转向系统和主动悬挂系统的协调控制进行研究,此研究具有重要的理论意义与实际应用价值。本课题来源于国家重点研发计划:高机动应急救援车辆(含消防车辆)专用底盘及悬挂关键技术研究(课题编号:2016YFC0802902)。,建立考虑悬挂系统和转向系统耦合关系的整车数学模型,设计悬挂系统和转向系统的协调控制器,提高车辆驾驶的操纵的稳定性。首先,建立B级路面下的九自由度主动悬挂模型,设计主动悬挂作动器的LQG控制器。其次,优化转向机械结构,对转向结构的关键零部件的应力分析。然后,计算车辆前轴与中后轴转向比例系数,建立考虑路面附着系数影响的轮胎模型下的三自由度非线性转向动力学模型,并设计车辆转向系统的最优反馈控制器。之后,建立多轴转向系统和主动悬挂系统耦合模型,设计灰预测模糊PID协调控制器用于改善车辆转向系统与主动悬挂系统之间的耦合关系。最后,基于三轴惯性调控悬挂系统试验平台进行试验研究,试验结果表明:相对被动悬挂三轴救援车辆,协调控制主动悬挂三轴救援车辆的车身垂向加速度均方根下降了24.0%,侧倾角加速度均方根下降了28.4%,俯仰角加速度均方根下降了26.7%,横摆角加速度均方根下降了19.8%,侧向加速度均方根下降了30.8%。证明本文针对多轴转向系统和主动悬挂系统的耦合问题设计的协调控制器具有较好的控制效果。


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