【《车辆逆纵向动力学建模分析案例概述》2600字】

车辆逆纵向动力学建模分析案例概述目录TOC\o"1-3"\h\u20642车辆逆纵向动力学建模分析案例概述 187731.1引言 1150801.2车辆逆纵向动力学 1301541.3节气门控制模型 2282761.4制动压力控制模型 485641.5加速与制动控制切换模型 61.1引言为了更好地实现自适应巡航功能，ACC系统下层控制是一个必不可缺少的环节。而汽车逆纵向动力学的建模是ACC系统下层控制最为重要的组成部分之一。作为实现车辆ACC系统功能的重要基础，其逆纵向动力学模型可以反映系统的动态特性，一般可根据加速和制动两种工况条件建立。本章基于车辆逆纵向动力学，对模型进行了建立，分为节气门控制模型、制动压力控制模型、加速与制动控制切换模型。节气门控制板块其设计目的是在根据加速与制动控制切换逻辑的基础上，求得预测期望的节气门开度。制动压力控制板块是根据汽车行驶需求，求得期望制动压力，然后动力学系统将以此为控制输入量，实现对车辆的制动控制。加速与制动控制切换模型版块是根据车辆实际行驶过程中的加速与减速，来分析节气门开度与制动压力的关系。其设计要求是能够分别进行加速与制动控制，使得当车辆需要制动时，能使减速度增大的同时保持驾驶舒适性，当车辆需要加速时，能使加速度增大并且保证燃油经济性等。因此，车辆逆纵向动力学的模型是充分综合考虑了加速和制动两个工矿灯的。1.2车辆逆纵向动力学车辆逆纵向动力学模型是进行ACC系统下层控制策略设计的基础。其中节气门开度和制动压力是影响ACC车辆纵向行驶的两个主要因素。在ACC系统上层系统中，先根据前车与本车的相对行驶速度、实际行驶的车间距离、本车加速度等信息计算出期望加速度，然后ACC系统种下层系统基于该期望加速度求得对应的控制量，即节气门开度、制动压力，随后将二者施加于车辆动力学系统，从而使车辆能够达到不同的运动状态，满足系统控制要求。通过本车与前车的车速差、距离差计算出期望加速度αdes，输入到制动压力控制模型和节气门控制模型中，计算转化为对应的节气门开度α和制动压力P。建立的逆纵向动力学模型结构如图1.图1.1车辆逆纵向动力学结构图1.3节气门控制模型首先要基于期望加速度求得相应的发动机期望扭矩，再利用逆发动机模型对控制计算所需的期望节气门开度。为保证节气门开度、逆发动机模型计算的有效性与实用性，可做出如下假设：不考虑传动系统及轮胎的弹性变形；忽略汽车旋转质量的换算和风速的影响；假设车辆在平直路面上行驶，忽略道路坡度的影响；假设仿真过程中滚动阻力系数和空气密度保持不变。由于车辆在加速工况下运行时没有制动力作用，因此其运动学方程为：ma式中，ades为期望加速度，Ft为发动机驱动作用产生的地面作用于车轮的驱动力，FfFf和FFf=mgfFw=12CDAρv2#根据目前现有的汽车理论知识，在车辆制动减速行驶的过程中，液压制动系统会在给定的制动压力输入下产生与其相应的摩擦力矩，从而使车轮收到路面产生的制动力，作用到车轮上的制动力通过车桥和悬架传递给车架及车身，迫使整个车辆减速行驶。当车辆进行减速且仅需要抬起油门踏板，即切换为节气门控制。根据期望加速度可求得期望发动扭矩：Tdes式中，Tdes为发动机扭矩；r为车轮半径；ωe为发动机转速；η为传动效率；Rg和R利用CarSim中的发动机脉谱图的数据，可以求得不同发动机扭矩和不同发动机转速下的节气门开度值[8]。结合实时发动机转速，相应在Simulink中建立一个二维查表模块，查表得当前节气门开度值。在Simulink中建立的节气门控制模型如图1.2所示。图1.2节气门控制模型其期望节气门开度的具体Simulink建模如图1.3所示。图1.3期望节气门开度模块1.4制动压力控制模型当车辆需要紧急制动时，即切换至制动控制时，此时需要对期望加速度进行计算得出期望制动力矩，再通过逆制动系模型将得到的制动力矩转化为液力制动系统的期望制动压力，以此来实现对车辆的制动控制，减速避免碰撞。制动工况下发动机无输出的转矩，即驱动力Ftma式中，Fb当制动力Fb不大于路面最大制动力时，可以大致认为其制动压力PFb式中，Kb为制动增益系数。K根据制动力与制动压力之间的关系，可求得制动压力如下：Pb求取期望制动压力的逆制动系数在Simulink中的模型如图1.4所示。图1.4制动压力控制模型求取期望制动压力的具体逆制动系模型如图1.5所示。图1.5期望制动压力计算模块1.5加速与制动控制切换模型实际车辆在行驶过程中，加速和制动是分开动作的。当需要制动时，首先应松开加速踏板，达到最小节气门开度，利用发动机倒拖、风阻和滚动阻力等行驶制动。如果车辆在这些阻力作用下仍无法满足车辆减速的需要，再踩制动踏板，施加制动力，增大车辆减速度。考虑到驾驶舒适性和车辆相应部件的可靠性，应尽量避免再加速控制与制动控制之间进行频繁切换。根据车辆加速与制动系统运行原理可知，为克服发动机内部产生的摩擦阻力与保证车辆在怠速工况下也能正常运转，节气门开度应尽量保持在最小的状态。如果需要加速行驶，则应逐渐加大节气门开度，使变速器能输出的扭矩变多，从而来克服行驶过程中的部分空气阻力与地面的滚动阻力，随着车速增大，空气阻力与滚动阻力也逐渐增大，最终于与驱动力保持相对的平衡，车辆加速度减小逐渐至零达到匀速行驶的状态。基于上述分析，本论文根据本车车速的速度与最大减速度关系，在CarSim中取该车节气门开度为0，可以直接测出不同车速下该车能够获得的最大减速度值amax，并绘制出车辆定车速下最大减速度曲线。图1.图1.6节气门/制动切换模型为了提高车辆的驾乘舒适性和部件