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基于姿态预测的线控转向变传动比侧翻控制的研究
摘要
围绕着车辆侧翻这一安全隐患，本文结合姿态预测和线控转向变传动比技术，提出了一种侧翻控制方法。该方法通过采集车辆姿态信息，预测车辆可能出现的侧翻情况，并根据预测结果进行线控转向变传动比控制。通过仿真实验，验证了该方法的有效性和可行性，为车辆侧翻控制提供参考。
关键词：姿态预测；线控转向变传动比；侧翻控制；仿真实验。
Abstract
Thispaperproposesamethodforcontrollingvehiclerolloverbasedonposturepredictionandline-controlledsteeringgearratiotechnology.Aroundthesafetyhazardofvehiclerollover,thispapercollectsvehiclepostureinformation,predictspossiblerolloversituations,andutilizesline-controlledsteeringgearratiocontrolaccordingtothepredictionresults.Throughsimulationexperiments,thevalidityandfeasibilityofthemethodareverified,whichprovidesareferenceforvehiclerollovercontrol.
Keywords:postureprediction;line-controlledsteeringgearratio;rollovercontrol;simulationexperiments.
1.引言
随着交通工具的普及和开发，车辆性能得到了极大的提升。但是，车辆侧翻仍然是一个重要的安全隐患。车辆在行驶中如果出现侧翻，不仅会造成车辆损坏，还可能导致人员伤亡。因此，车辆侧翻控制成为了一个研究热点。车辆侧翻的控制方法分为被动和主动两种。被动方法是指在车辆侧翻时，通过车身的刚度、阻尼等被动措施来抵抗侧翻力矩。被动方法主要是通过调整车辆重心和改善悬挂结构等措施来实现。被动控制方法的局限在于只能在车辆侧翻时起到一定抑制作用，实际效果不尽如人意。
相较于被动方法，主动方法被广泛关注。主动控制方法指在车辆正常行驶时，通过控制车辆的转向和制动等措施来抵抗侧翻力矩。主动控制方法又可分为机械控制和电控控制两种。机械控制是通过调整车辆结构来达到控制侧翻的目的，如加装稳定杆、减小车辆重心等。这种方法在控制效果上有一定程度的提升，但成本较高。电控控制是指通过电子系统控制车辆转向、制动等，以达到抵抗侧翻力矩的目的。电控控制方法是当前主要的侧翻控制方法，其控制效果显著。
基于姿态预测的线控转向变传动比侧翻控制是一种相对较新的主动控制方法。该方法以车辆姿态信息作为基础数据，通过姿态预测技术对车辆进行预测，进而通过线控转向变传动比来实现侧翻控制。该方法具有控制效果好、成本较低等优势。
本文主要研究基于姿态预测的线控转向变传动比侧翻控制方法。通过仿真实验，验证该方法的有效性和可行性。
2.线控转向变传动比原理
线控转向变传动比是一种将传动比设定为变速比的电子系统控制方法。传统的转向机构中，传动比是固定的，一旦车辆在高速行驶时出现侧翻，会导致车辆失衡，伴随车辆稳定性下降。通过线控转向变传动比，可以在车辆速度较高时自动增加传动比，使得车辆在出现侧翻时能够更加稳定。
线控转向变传动比的工作原理如下：
（1）姿态测量。通过惯性导航系统、车身加速度计等设备，测量车辆的姿态信息，包括俯仰角、滚转角和偏航角。
（2）姿态预测。利用车辆的姿态信息，预测出车辆可能发生的侧翻情况。
（3）变速比控制。根据预测结果，适时调整车辆的变速比，使车辆保持平衡，并防止侧翻。
3.姿态预测技术
姿态预测是一种基于惯性测量单元（IMU）的预测方法。通过IMU测量车辆的角速度、角度和加速度等信息，为车辆的运动提供基础数据。在实际应用中，姿态预测一般采用卡尔曼滤波和互补滤波等技术进行数据处理和滤波。
在本研究中，我们采用了互补滤波技术来进行姿态预测。互补滤波技术是一种结合加速度计和陀螺仪的姿态估计方法。该方法通过使用加速度计和陀螺仪相互补充，在短时间内提高了姿态预测的精度和稳定性。
4.仿真实验
为验证姿态预测和线控转向变传动比侧翻控制方法的有效性和可行性，我们进行了仿真实验。实验采用CarSim软件进行仿真，车辆采用万向节转向机构，并加入线控转向变传动比控制电子系统。仿真实验测试了不同速度、不同道路情况下车辆的侧翻情况，并对结果进行分析。
实验结果表明，基于姿态预测的线控转向变传动比侧翻控制方法对侧翻控制效果良好，能够有效提高车辆的