华科机械学院博士-硕士毕业论文模板.doc

华中科技大学硕士学位论文关于机械学院博士、硕士学位论文格式的说明研究生同学们：为了使研究生们规范地撰写学位论文，学校制订了华中科技大学博士、硕士学位论文撰写规定（请登陆研究生院网页/readNews.do?newsID=616 查询）。请同学们一定要按照该规定中格式要求撰写学位论文。为方便大家查询，研究生科根据规定中的有关要求制作一份简要的说明供大家参考。研究生科2007.1.5IV分类号 学号 学校代码 10487 密级 硕士学位论文车辆动力学稳定系统仿真及优化学位申请人 ： 学 科 专 业：数字化设计及制造指 导 教 师：答 辩 日 期： 年 月 日 A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirementsfor the Degree of Master of EngineeringSimulation and Optimization of Vehicle Dynamic Control SystemCandidate:Major:Digital Design and ManufacturingSupervisor:Huazhong University of Science and Technology Wuhan, Hubei 430074, P. R. ChinaOctober, 2006独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密，在 年解密后适用本授权书。不保密。本论文属于（请在以上方框内打“”）学位论文作者签名： 指导教师签名：日期： 年 月 日日期： 年 月 日摘 要（三号黑体）摘要是学位论文极为重要、不可缺少的组成部分，它是论文的窗口，并频繁用于国内外资料交流、情报检索、二次文献编辑等。其性质和要求随着汽车工业的发展，汽车的操纵稳定性日益受到关注，汽车动力学控制得到了广泛的研究。ABSTCS系统成功地解决了汽车在制动和驱动时的方向稳定性问题，但不能解决汽车转向行驶时的方向稳定性问题。随着科技的发展，车辆动力学稳定性控制(VDC)出现，它兼容了ABS和TRC的优势功能，使车辆在各种路面和各种工况下都获得良好的操纵稳定性和方向性，大大降低交通事故的发生及其伤害。当汽车的运动处在极限状况的非线性状态时，如在高速大转弯、换车道、超车、转弯刹车时，存在单独车轮的侧偏刚度迅速下降，汽车对驾驶员操纵失去应有的响应，车辆的运行状态偏离驾驶员期望的行驶状态，尤其在冰雪等低附着路面条件下，容易导致过度转向或不足转向，车辆发生危险。VDC电子控制单元在上述情况发生时，根据方向盘转角传感器、制动主缸压力传感器的信号、油门踏板位置判断驾驶员的驾驶意图，估算出驾驶员期望的汽车行驶状态值。再根据检测得到的实际汽车状态与期望的汽车状态的差值，通过反馈控制逻辑计算出稳定横摆力矩，然后在单独车轮上面施加滑移率控制，直接调节车辆的侧向受力情况，使汽车按驾驶员预定的轨迹行驶，保证车辆的行驶安全。VDC系统是一个十分复杂的系统，本文从理论上研究了汽车稳定性控制的基本原理和稳定性控制策略，包括轮胎的侧偏特性对操纵稳定性的影响，以及路面状况、转向角、车速对汽车操纵稳定性的影响。基于上述研究，本文以汽车仿真分析领域应用最广泛的机械系统动力学仿真分析通用软件MSC.ADAMS为开发平台，建立多自由度汽车整车多体动力学仿真模型。采用MATLAB/Simulink建立线性理想车辆模型和采用阈值、PID和模糊控制等方法的横摆角速度和质心侧偏角联合反馈控制模型，通过ADAMS/Control模块，基于TCP/IP协议，将ADAMS/Car多体动力学模型和Simulink的控制模型进行分布式联合仿真。仿真针对多种危险工况进行操纵稳定性试验，并在此基础之上基于iSIGHT多领域优化平台采用DOE分析、响应面技术、模拟退火算法和遗传算法对控制系统的控制参数进行分析和多目标优化，得到控制效果更好、响应更快的优化解。研究表明，车辆动力学稳定控制系统能够大幅度提高车辆的操纵稳定性和安全性，能够适应各种路面和行驶工况，取得了良好的主动控制效果。关键词：车辆动力学稳定控制 多体动力学 模糊控制 优化 AbstractFollowing the development of automotive industry, vehicle handling and stability gain more attention and dynamic control has been widely studied now. ABS (Anti-lock brake system) and TCS (Traction control system) prevent the wheel lockup and the vehicle spins during the vehicle traction and braking operations, but do nothing in vehicle turning. With the development of science and technology, VDC(Vehicle Dynamic Control) system came out. It is compatible superior functions of ABS and TRC, which can enhance the vehicle stability and handling in the emergency situations through the control of traction and braking forces at the individual wheels, greatly reducing the occurrence of accidents and injuries. Vehicle turns to nonlinear behaviour of limiting condition when taking high-speed-turning, lane-change or brake-in-turn. Individual wheels lateral stiffness rapidly decline then. Vehicle loses control response of driver and deviates from the desired trajectory, which easily leads to oversteering or understeering, especialy in low attachment icy road conditions. VDCs ECU(Electronic Control Unit) can infer the drivers intention based on sensor signals and control logic works out stable yaw moment based on the difference between actual and nominal vehicle states. Then, ECU adjusts vehicles lateral force by controlling individual wheels slip ratio, making vehicle running as drivers intent. For stability control is complicated, based on theoretical studies of the basic principle of vehicle stability this paper discusses stability control strategy, including handling and stability characteristics of tires lateral characteristic, road condition, steering angle, and velocity.A multi-body dynamic model was built with MSC.ADAMS which was used widely in vehicle simulation field. Several kinds of control methods were designed for the VDC model based on the feedback of side slip angle and yaw rate, including threshold control, PID control and fuzzy control. Dynamic model and control model were co-simulated by MATLAB and ADAMS/Control through TCP/IP connection. Control parameters were analyzed and optimized by DOE, GA(Genetic Algorithm) and SA(Simulated Annealing) with iSIGHT platform. The research indicated that the lateral stability of vehicle and handling could be enhanced by any VDC control method which could adapt all kinds of road and driving condition.Keywords: VDC, Multi-Body Dynamics, Fuzzy Control, Optimization目 录（三号黑体）摘 要IAbstractII1 绪 论（四号黑体）1.1 车辆主动安全控制研究的意义（四号宋体）(1) 1.2 国内外车辆动力学控制研究和应用概况(2)1.3 车辆动力学稳定性控制方法的介绍(3)1.4 本文主要内容(5)(后面的章节以此类推)致 谢(76)参考文献(77)附录 攻读学位期间发表学术论文目录(80)纸型：A4 纸，页边距：上为4.5厘米，下为3厘米，左右各2.5厘米1 绪 论（一级标题居中：三号黑体）1.1 车辆主动安全控制研究的意义（二级标题：四号黑体）正文：小四宋体 行距：1.25倍随着高速公路的发展和汽车技术的进步，汽车的车速在不断提高。现代轿车的设计最高时速一般都大于200Km/h，汽车在高速公路上的行驶速度通常也都在100Km/h以上。另外，驾驶员的非职业化发展趋势，也要求汽车具有更好的可操控性和更高的安全性。1.1.1 车辆在安全方面有两种要求（三级标题：小四号黑体）车辆在安全方面有两种要求：第一种是被动安全，要求在发生碰撞时能够保护乘员；而另一种是主动安全，即提高车辆行驶的稳定性，要求防范事故于未然5。（参考文献的标注应标在正文引用处，不要标注在标题处。）被动安全技术在过去是汽车安全设计的主要考虑因素，现代汽车设计师们更多考虑的则是主动安全设计，通过主动采取措施，避免事故的发生。主动安全技术可以分为两大类：预防安全技术和事故安全技术。预防安全技术包括：车况、路况监测、车载视觉增强、驾驶员状态监测、自主导航；事故安全技术包括：安全报警和车辆驾驶操纵性提高。安全控制提供更加稳固的支持，并能在紧急状态下替代驾驶员功能，保护驾驶员的安全并提高操纵稳定性。1.2 国内外车辆动力学控制研究和应用概况国外汽车公司的调查研究表明，随着车速的提高由于车辆急转而引发的交通事故也在急剧增长，多数失控是由于车辆的侧滑引起，进而导致严重的事故，这一情况无法通过ABS（防抱死系统）、TCS（牵引力控制系统）以及其它常规技术解决2,8。ABSTCS系统成功地解决了汽车在制动和驱动时的方向稳定性问题，但不能解决汽车转向行驶时的方向稳定性问题。动力学稳定性控制(VDC)出现，它兼容了ABS和TCS的优势功能，利用车辆动力学状态变量反馈来调节车轮纵向力大小及匹配，统计分析知：VDC能够大大降低交通事故的发生及其伤害6。（论文略）以下是关于论文中图名、表名的标注说明：一、 图名的标注：（1） 图名应在图的下面，宋体小四号。图名应简洁明确且与图中内容相符。例如下图为第二章的第一幅图，应标注图2.1。图2.1探头固定油管小螺距螺旋前进式（2）在学位论文行文中，不少论文的图、文对应表述以及视图本身，是以色彩区分鉴别层次及内容的，比如文中表述“图中红色表示”等。据此，院学位审议委员会要求，学位申请人提交的所有学位论文中凡是涉及这类图形之处，必须彩色打印图形。二、表名的标注：表名应标在表的上面，宋体小四号。表名应简洁并与内容相符。例如下表为第三章的第二个表，应标注表3.2。表3.2 内外裂纹信号的双谱对角切片主峰值与次峰值的比值列表序号类别值内伤外伤主峰值次峰