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引言
近年来，随着我国高速公路网络的不断完善，公路交通运输行业和旅游业也取得了快速发展，旅游业的快速发展使得越来越多客车投入使用。在我国人均拥有轿车数量比较小的情况下，客车由于其特有的方便性和灵活性成为人们出行方式的首选，这也符合我国倡导的"绿色出行"理念。在这种背景下，我国客车制造业取得了快速发展，2016年中国客车产量达60.85万辆，中国客车在市场上的竞争力明显得到提高。
1汽车侧翻控制关键技术
1.1主动转向技术
主动转向控制主要通过控制转向轮的转动来产生横摆力矩，间接控制车辆侧倾运动，不仅达到了防侧翻的目的，还提高了汽车的行驶稳定性。主动转向技术可以分为主动前轮转向控制和四轮转向控制。开发了一种主动转向辅助系统来避免重型车辆发生侧翻。建立了基于高阶滑模观测器的估计器用于计算侧向加速度值和质心高度等车辆动力学参数，建立相应的控制策略以保证车辆的侧翻稳定性，并通过仿真和实验验证了其正确性。国内，西华大学的徐延海博士以二自由度为参考模型，在建立8自由度动力学模型基础上，运用主动转向控制策略技术来改变转向轮角度，仿真结果验证该方法可以有效地减少车辆侧向加速，提高车辆防侧翻能力。虽然主动转向控制简单高效，但其在防侧翻控制的同时会使汽车脱离原来的行驶路线改变驾驶员行驶意图。在高速超车或紧急避障等工况下进行防侧翻控制，车辆通过减小较大的前轮转角来增大汽车瞬时回转半径，从而降低侧向加速度。这会使得车辆的行驶轨迹与驾驶员的驾驶意图产生较大偏差，可能驶出道路造成更加严重的后果，因而其在实际应用中受到了一定限制.
1.2差动制动控制
差动制动控制是在车轮防抱死系统(ABS>的基础上发展而来，其原理是通过实时控制各个车轮的制动力，对整车产生一个附加横摆力矩以减小车辆横摆程度，从而间接地防止车辆发生侧翻危险。同时，差动制动控制在工作过程中会降低车速，从而可以进一步减小车辆的侧向加速度。开发一种基于车身电子稳定系统的防侧翻控制方法，该方法对车辆侧倾状态进行实时评估和预测，进而提前通过差动制动控制的方式来防止车辆发生侧翻。国内，吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室的郭孔辉院士等人在差动控制算法及其硬件在环仿真实验方面进行深入研究，并取得了较多成果。但是，客车侧翻总是在短时间内发生，而差动制动是通过控制客车横摆运动间接影响侧倾运动的，响应时间有滞后。
1.3飞轮控制
飞轮广泛应用于卫星姿态控制中，通过控制大惯量飞轮的加速和减速，在飞轮与飞轮基体之间产生力矩，从而达到卫星姿态控制的目的。同样原理，飞轮也可以应用于汽车侧翻的控制中，在汽车侧倾轴向上安装两个旋转方向相反的飞轮。汽车启动后两个飞轮缓慢加速一定的转速，并且在随后的正常行驶中保持这个速度旋转。当汽车将要发生侧翻时，与侧翻方向相反的飞轮被制动，飞轮的角动量通过制动力矩传递给车身使车身受到一个与侧翻方向相反的回拉力矩，从而可以有效地抑制汽车侧翻事故。
2客车主动悬架防侧翻控制策略研究
2.1模糊PID控制
模糊PID控制是把模糊控制和传统的PID控制相结合的一种复合控制方法。传统的PID控制器虽然具有结构简单，控制精度高，稳定性好等优点，但由于对环境的适应能力较弱，抗干扰能力差等缺点的存在，使其仅适用于较为简单的系统。模糊控制作为智能控制方法的一种，其鲁棒性强，能够较好地克服系统中的不确定因素，但控制精度不如PID控制。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆所以，本论文采用结合以上两种控制方法优点的模糊PID控制，使得控制器具有更好的控制效果。
2.2主动悬架控制力分配器
前文设计的PID控制器和模糊PID控制器得到的悬架主动控制力只代表一个数值，如何将这个悬架主动控制力分配到每个悬架上，则由主动悬架分配器完成。悬架力分配器的作用就是以PID控制器或模糊PID控制器的悬架力为输入量，根据一定的逻辑关系，最终得到每个悬架需要的主动控制力。当客车突然向右转弯行驶时，车身会绕着侧倾轴线产生向左的侧倾运动。为了防止客车侧倾过大发生侧翻危险，主动悬架控制系统应该产生一个与车身侧倾方向相反的力矩来抑制客车侧倾运动。因此，悬架分配器使右侧前后主动悬架的控制力给车身一个向下的拉力，左侧前后主动悬架控制力给车身一个大小相同方向相反的推力，这样才能抑制客车车身的侧倾运动，从而降低客车发生侧翻的概率。
2.3基于预警的客车防侧翻控制系统联合仿真
上述客车连续防侧翻控制在客车没有侧翻危险的情况下，仍然会使主动悬架工作，从而增加了能量消耗，同时控制算法较复杂，对硬件设备要求较高。基于此，本论文结合了侧翻预警和主动悬架模糊Pm控制器，建立基于预警的客车防侧翻控制系统，其在接收到侧翻预警信号后主动悬架开始工作，工作时间相对较短，降低了控制系统能量的消耗，在实际过程中更具实用性。
2.4模糊控制器设计流程
1）量化因子和比例因子模块量化因子是把模糊控制器的输入值按照一定的比例从物理论域映射到模糊论域中，而比例因子则是把经过清晰化的模糊控制器输出量从模糊论域按照一定比例映射到实际物理论域中。2）模糊规则模块设定模糊规则是模糊推理的首要前提，也是设计模糊控制系统的主要内容，其作用相当于传统控制系统中的校正和补偿装置。模糊控制规则的确定有两种方法:一种是根据操作人员对系统的实际操作经验或者专家对系统的经验知识总结得出的;另一种是工程师对需要研究的控制系统进行测试实验，通过分析系统的输入、输出数据中制定一些规则。3）模糊推理模块模糊推理模块是模糊控制器的核心，它利用模糊规则推理给出合适的控制量。本论文的模糊控制器选取Mamdani推理方法，其对每条控制规则进行取小和取大操作，取各个规则下隶属度最小值和最大值作为当前规则的最小和最大适配度，所得到的整个并集的面积就是总的推论。4）清晰化模块通过模糊推理得到的结果是一个模糊集和，但在模糊控制系统的实际应用中，必须有一个确定的输出量来控制被控对象。在推理的模糊集合中，选取一个最能代表模糊推理结果可能性的精确值的过程称为清晰化。
结语
结合了Trucksim客车侧翻模型和主动悬架PID和模糊PID防侧翻控制策略，建立了客车连续防侧翻控制系统，并在方向盘角阶跃输入和正弦输入两种行驶工况下进行了联合仿真。对比分析了采用不同主动悬架控制策略下客车侧翻稳定性，结果表明:采用模糊PID控制的主动悬架，相较于传统PID控制的主动悬架，能够更大程度上改善客车的侧翻稳定性。在此基础上，结合侧翻预警系统建立了基于预警的客车防侧翻控制系统，并在鱼钩转向和双移线两种试验工况下进行了联合仿真。仿真结果表明:基于预警的客车防侧翻控制系统的控制效果虽然不如客车连续防侧翻控制系统，但由于其能耗相对较低和对硬件的要求较低等优点，使得其更具实用性。在上述两种试验工况下可以一定程度上提高客车的抗侧翻险。与不施加任何控制相比，其力，避免客车发生侧翻危能。
参考文献
[1]张会武，袁亚朋.石家庄大客车邢台沙河侧翻3死多伤.燕赵都市报，2017-04-10.
[2]邱烨，帅箔.江西交通厅:深刻汲取"2·20"重大交通事故教训.中国新闻网，2018-02-22
论文作者:冯浩
论文发表刊物:《科技尚品》2018年第11期
论文发表时间:2019/7/18
标签：客车论文; 模糊论文; 主动论文; 悬架论文; 控制系统论文; 控制器论文; 飞轮论文; 《科技尚品》2018年第11期论文;