基于模型预测控制的重型自卸车差动制动防侧翻控制研究.pdf

基于模型预测控制的重型自卸车差动制动防侧翻

控制研究

Researchonanti-rolloverdifferentialbrakingcontrolofheavydumptruckbasedonmodelpredictive

control

11*123

付众铖，郭庆贺，胡明茂，郭栋，廖子文

11*123

FUZhong-cheng，GUOQing-he，HUMing-mao，GUODong，LIAOZi-wen

(1.湖北汽车工业学院机械工程学院，十堰442002；

2.重庆理工大学车辆工程学院，重庆400000；3.东风商用车有限公司，十堰442002)

摘要：为有效解决重型自卸车在极限工况下易侧翻失稳的问题，提出了一种基于模型预测控制的差动制动防侧翻

控制方法。建立了重型自卸车九自由度车辆动力学模型，以零力矩点侧倾评价指标作为自卸车的侧翻评价

指标，通过差动制动控制的方法为四个车轮提供制动力矩，以提高自卸车的行驶稳定性。为验证所提出的

防侧翻控制方法的有效性，在鱼钩工况和阶跃工况下，以传统PID差动制动控制和无控制为对比，进行了

MATLAB/Simulink与Trucksim的联合仿真，仿真结果显示，相比PID差动制动控制，所提出的基于模型

预测控制的差动制动控制方法具有更好的抗侧翻能力，且稳定性较好。

关键词：重型自卸车；模型预测控制；差动制动；零力矩点；防侧翻

中图分类号：U461.6文献标志码：A文章编号：1009-0134(2024)01-0007-10

0引言倾趋势，从而提高客车的防侧翻能力。为防止叉车侧翻，

夏光等[10-11]利用模型预测控制（MPC）算法，来调整叉车

统计数据表明，从2015年到2020年之间，在全国所有

的侧倾姿势，并通过叉车实验证明了该算法是有效的。张

车辆发生的交通事故中，重型自卸车占到了47.08%，其中

洋等[12]提出了分层控制的防侧翻控制方法，并在真实的叉

导致的死亡人数更是高达56.18%，其造成的经济损失占所

[1]车实验中已经证明，这种方法可以有效地防止叉车侧翻。

有事故的60%。重型自卸车与小型车辆相比，其自重更

潘公宇等[13]计了一种集液压控制与电机控制优势于一体的

大、所占体积大、重心偏高、轮距较窄，所以易发生侧翻

[2]电液控制主动横向稳定杆，在一定程度上能提高车辆在极

的交通事故。

为了提高重型自卸车的行驶稳定性，国内外研究专家限转向下的侧倾稳定性。靳立强等[14-15]将零力矩点侧倾指

对此进行了大量研究。乔宝山等[3]构建了客车的8自由度标进行改进，设计出一种有效体现车辆侧翻的评价指标。

动力学模型，基于纵向力设计了防侧翻控制器，提高了客黄康等[16]开发了一种具有主动防侧倾功能的汽车动力学模

[4]型，并利用联合仿真的手段验证了主动防侧倾系统能降低

车的防侧翻性能。刘平义等