車輛動力學(xué)論文

《車輛動力學(xué)論文》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。

1、車輛動力學(xué)穩(wěn)定性的研究摘要：近年來，汽車動力學(xué)控制得到廣泛的研究。兼容了ABS和TRC的優(yōu)勢，車輛動力學(xué)穩(wěn)定性控制(VDC)使車輛在各種路面和各種工況下都獲得良好的操縱穩(wěn)定性和方向性，大大降低交通事故的發(fā)生及其傷害。本文從理論上研究了汽車穩(wěn)定性控制的基本原理和穩(wěn)定性控制策略，以及路而狀況、轉(zhuǎn)向角、車速對汽車操縱穩(wěn)定性的影響。采用MATLAB/Simulink建立車輛模型進(jìn)行穩(wěn)定性仿真分析。關(guān)鍵詞：動力學(xué)；穩(wěn)定性控制；閾值控制；弓I言口車輛動力學(xué)是近代年發(fā)展起來的一門新興學(xué)科。隨著人類社會的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們對車輛動力學(xué)穩(wěn)定性提出了更高的要求。自20世紀(jì)70年代末，從飛機(jī)設(shè)

2、計(jì)技術(shù)屮引入的防抱死制動系統(tǒng)(Anti-lockBrakingSystem,簡稱ABS)可以稱得上是向車倆底盤控制邁出的第一步，ABS通過限制制動壓力來保證車輪的最佳滑移率，從而避免了車輪的抱死。隨后，通過限制發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩防止車輪滑轉(zhuǎn)的驅(qū)動力控制系統(tǒng)(TractionControlSystem,簡稱TCS)在20世紀(jì)80年代中期得到應(yīng)用。到20世紀(jì)80年代末，在ABS和TCS的基礎(chǔ)上，又成功地開發(fā)了防滑轉(zhuǎn)控制(AccelerationSpinRegulation,簡稱ASR)裝置，這種裝置在車輛急劇變速時，可改善車輛與地面的附著力，避免車倆產(chǎn)生側(cè)向滑動的危險。20世紀(jì)90年代初，研

3、究人員根據(jù)輪胎印跡處的縱向力和橫向力滿足摩擦鬪規(guī)律的原理，提出了在高速行駛中通過驅(qū)動力控制來保證車輛的橫向穩(wěn)定性的動態(tài)穩(wěn)定性控制(DynamicStabilityControl,簡稱DSC),它對車輛高速轉(zhuǎn)動時制動特別有效。20世紀(jì)90年代末期，研究人員發(fā)現(xiàn)，車輛在高速行駛過程中的橫向穩(wěn)定度較小，通過調(diào)節(jié)四個車輪的縱向力而形成一定的回正力矩，就可以控制車倆的橫擺角速度，由此提出了"直接橫擺控制(DirectYawmomentControl,簡稱DYC)算法，并經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證了該算法的有效性。在此基礎(chǔ)上，近年來乂提出了限制一定側(cè)偏角范圍的車輛動力學(xué)控制(VehicleDynamicsCo

4、ntrol,簡稱VDC)。自2000年以來,VDC系統(tǒng)得到了世界各國汽車廠商的關(guān)注，并進(jìn)行開發(fā)研制。用戶對車輛穩(wěn)定性的需求是車輛動力學(xué)穩(wěn)定性控制發(fā)展的動力，而車輛動力學(xué)技術(shù)的發(fā)展為車倆動力學(xué)穩(wěn)定性控制進(jìn)一步發(fā)展提供了技術(shù)保障。動力學(xué)穩(wěn)定性控制(VDC)出現(xiàn)，它兼容了ABS和TCS的優(yōu)勢功能，利用車輛動力學(xué)狀態(tài)變量反饋來調(diào)節(jié)車輪縱向力大小及匹配，統(tǒng)計(jì)分析知：VDC能夠大大降低交通事故的發(fā)生及其傷害。1車輛動力學(xué)穩(wěn)定性控制方法1.1車輛動力學(xué)控制模型介紹車輛動力學(xué)控制模型主要包含整車模型、輪胎模型和駕駛員模型。①整車模型在分析屮采用的模型可以分為線性模型和非線性模型兩類。也可以根據(jù)分析的

5、自由度數(shù)分類，在動力學(xué)仿真屮主要使用的模型一般有單輪模型、雙輪自行車模型和四輪模型等。單輪模型一般應(yīng)用于車輛牽引和制動研究，這種模型直觀簡潔。這一模型主要應(yīng)用在ABS和TCS的控制策略的研究開發(fā)上。雙輪自行車模型結(jié)構(gòu)相對簡單，對于開發(fā)VDC而言采用兩輪模型具有以下優(yōu)勢：結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)算量小，能夠保證控制的實(shí)時性的要求。因此雙輪自行車模型是進(jìn)行VDC控制策略的開發(fā)及控制算法的研究的基礎(chǔ)。四輪模型更為真實(shí)地反映了車輛的實(shí)際情況。為了盡可能的接近車輛的實(shí)際情況，必須考慮懸架、輪胎和車身的非線性，以及車輛的動態(tài)非線性，因此在理論建模和分析過程中也有采用四輪多自由度車輛仿真分析模型。①輪胎模型輪

6、胎對車倆的動力學(xué)控制具有非常重要的影響，因?yàn)檐囕v的一切動力學(xué)控制的外力都是來口輪胎和路面的附著作用。因此，輪胎模型和實(shí)際工況的符合程度決定了控制系統(tǒng)仿真分析及控制算法的精確性。由Pacejka教授提出的“魔術(shù)公式”輪胎模型是動力學(xué)仿真分析應(yīng)用的主要的模型。國內(nèi)外學(xué)者在研究屮常用到該模型以及其修正模型。此外，在研究中，人們還可以運(yùn)用梁模型、刷子模型、輻條模型以及Swift輪胎模型。然而，在研究中應(yīng)用最廣泛的仍然是“魔術(shù)公式”輪胎模型以及其修止模型。②駕駛員模型在車輛的駕駛過程中，駕駛員是首要的控制元素。對于車輛動力學(xué)控制而言，車輛的實(shí)際操作過程屮都需要考慮駕駛員的因素。因此，對駕駛員進(jìn)

7、行建模的思想在人一車閉環(huán)系統(tǒng)屮進(jìn)行了研究。在車倆主動安全控制系統(tǒng)屮，如帶有預(yù)瞄模型的VDC控制系統(tǒng)中都需要應(yīng)用駕駛員模型。1.2車輛動力學(xué)控制的策略和算法VDC控制系統(tǒng)的核心是控制策略和算法。控制策略和算法直接決定了控制系統(tǒng)的性能，這也是國內(nèi)外研究的重點(diǎn)。①控制變量的選擇為了進(jìn)行車輛動力學(xué)控制，VDC必須確定控制狀態(tài)量。在光滑的路面上進(jìn)行控制吋，橫擺角速度和橫向加速度不對應(yīng)，因此橫擺角速度和側(cè)偏角都必須加以門限控制。輪胎的縱向力和橫向力決定于滑移率、側(cè)偏角