摘 要

随着汽车工业的迅猛发展，交通事故愈发频繁，而车辆侧翻事故已成为仅次于车辆碰撞事故的严重行车事故，一旦发生汽车侧翻，就不仅仅是人员受伤那么简单，大多数情况下，它会导致人的死亡。因此，对于车辆侧翻的控制显得愈加重要。

汽车侧翻包括绊倒侧翻和非绊倒侧翻,本文主要研究后者。文章首先对车辆侧翻动力学进行分析并构建侧翻动力学模型，然后在构建的数学模型的基础上构建Simulink侧翻模型。该模型以横向载荷转移率（LTR）为侧翻危险判断依据，利用模糊控制进行防侧翻控制。将Simulink仿真模型生成的不加控制的LTR曲线与加了模糊控制的LTR曲线进行比较，发现后者的LTR值始终处于安全范围内，这说明模糊控制对于防侧翻具有较好的控制效果。在Carsim中构建车辆侧翻动力学模型，并将Carsim模型发送到Simulink进行联合仿真。对联合仿真实验数据进行整理和分析，实验结果证明了车辆侧翻模型的有效性。

关键词：半主动悬架；防侧翻；模糊控制；联合仿真

ABSTRACT

With the rapid development of automobile industry, the traffic accidents are more frequently. Now, vehicle rollover accident has become the second serious driving accident that less serious than car crashes. Once the car rollover occurs, not just hurt so simple, in most cases, it can cause people to death. Therefore, vehicle rollover control seems more important.

Vehicle Rollover includes tripped rollover and non-tripped rollover, the article focuses on the latter. Firstly, to analyze the dynamics of vehicle rollover and construct the dynamic model of vehicle rollover . Then build the Simulink model of roller based on the constructed mathematical model. In this model, the roller danger is based on the lateral load transfer ratio, fuzzy control for anti-rollover control. Compared the uncontrolled LTR curve generated by Simulink model with the LTR curve under the control of fuzzy control generated by Simulink model, the latter LTR value is always in the safe range, this proves the effectiveness of the fuzzy control for vehicle rollover. Building dynamic model of vehicle rollover in Carsim and sending it to Simulink for co-simulation. The of Carsim model and Simulink model proves the validity of the mathematical model. Collecting and analyzing the co-simulation data, the results of the experiment prove the validity of the model of vehicle roller.

Key words：Semi-active suspension; Anti-rollover; Fuzzy control;Co-simulation

目录

1 绪论 - 1 -

1.1 课题提出的背景和意义 - 1 -

1.2 半主动悬架研究概况 - 1 -

1.2.1 悬架的分类 - 1 -

1.2.2 半主动悬架国内外研究概况 - 2 -

1.3 侧翻的国内外研究概况 - 4 -

1.4 本章小结 - 5 -

2 侧翻动力学模型 - 6 -

2.1 五自由度侧翻模型的建立 - 6 -

2.2 侧翻数学模型 - 7 -

2.3 本章小结 - 10 -

3 MATLAB/Simulink建模 - 11 -

3.1 MATLAB/Simulink介绍 - 11 -

3.2 LTR侧翻门限值 - 12 -

3.3 Simulink仿真模型的建立 - 12 -

3.4 本章小结 - 14 -

4 侧翻模型的模糊控制设计 - 15 -

4.1 模糊控制概述 - 15 -

4.2 模糊控制系统的结构及原理 - 16 -

4.3 模糊控制器设计 - 18 -

4.4 模糊控制的simulink仿真模型 - 21 -

4.5 本章小结 - 22 -

5 CARSIM与Simulink的联合仿真 - 23 -

5.1 Carsim软件介绍 - 23 -

5.2 CARSIM模型的建立 - 24 -

5.3 CARSIM/Simulink联合仿真 - 26 -

5.3.1 联合仿真模型的建立 - 26 -

5.3.2 侧翻动力学模型验证 - 28 -

5.4 本章小结 - 31 -

6 总结与展望 - 32 -

6.1 本文内容总结 - 32 -

6.2 未来工作展望 - 32 -

致 谢 - 33 -

参考文献 - 34 -

绪论

1.1 课题提出的背景和意义

汽车行业的迅速发展，给人们带来方便的同时，也使得交通事故显著增加。安全气囊（SRS）以及汽车防抱死系统（ABS）等安全系统的应用，有效的降低了车辆碰撞及制动时的事故发生率，然而作为危害程度仅次于汽车碰撞事故的汽车侧翻事故，却并未得到人们的重视。

汽车侧翻是指汽车在行驶过程中绕其纵轴转动90º或更大的角度，以致车身与地面相接触的极其危险的侧向运动^[1]。汽车拐弯时或由于路面的不平，使得汽车向一侧滑动，被路面上的凸起物绊倒而引起绊倒侧翻。当汽车曲线行驶时，当它的侧向加速度过大，超过了汽车能够保持平顺行驶的侧向加速度值时，汽车一侧车轮失去垂直作用力离开地面发生非绊倒侧翻。一般发生的侧翻事故都是绊倒性侧翻，但是非绊倒侧翻则会造成更大的损失和更为严重的后果。

引起汽车侧翻的因素有很多，驾驶员、道路情况、行驶情况和汽车结构都是汽车侧翻的影响因素。由此可见，汽车的侧翻并非都是人为原因，所以不是驾驶员小心一点就可以避免的。因此，采取相应措施进行汽车的防侧翻控制显得尤为重要。本文利用半主动悬架阻尼可调的特性，对汽车的防侧翻进行控制。