试论道路运输车辆的轮胎技术管理

分析了道路运输车辆的基本特性,介绍了道路运输车辆轮胎的规格.根据国家标准对道路运输车辆轮胎检测提出了明确的要求,阐述了道路运输车辆轮胎的胎压控制方法和动态鉴测新技术及应用效果.     

分布式驱动电动汽车的近似最优转矩矢量控制EI北大核心CSCD

针对分布式驱动车辆系统非线性的特性,提出一种基于最优转矩矢量控制的车辆侧向稳定性控制系统。首先使用魔术公式轮胎模型实时估计轮胎力,搭建轮胎侧偏刚度变化的非线性车辆模型。接着借鉴近似线性二次型规划的最优控制思想,设计基于质心侧向加速度的增益可调的横摆转矩控制方法,并根据驱动电机峰值转矩和轮胎摩擦圆的约束条件进行转矩矢量分配。最后进行Car Sim和Lab VIEW联合仿真和硬件在环实验。结果表明,控制系统能对车辆进行有效的实时控制,在显著改善车辆稳定性的同时不严重影响车辆的纵向性能。     

分布式驱动电动汽车的近似最优转矩矢量控制

针对分布式驱动车辆系统非线性的特性,提出一种基于最优转矩矢量控制的车辆侧向稳定性控制系统。首先使用魔术公式轮胎模型实时估计轮胎力,搭建轮胎侧偏刚度变化的非线性车辆模型。接着借鉴近似线性二次型规划的最优控制思想,设计基于质心侧向加速度的增益可调的横摆转矩控制方法,并根据驱动电机峰值转矩和轮胎摩擦圆的约束条件进行转矩矢量分配。最后进行Car Sim和Lab VIEW联合仿真和硬件在环实验。结果表明,控制系统能对车辆进行有效的实时控制,在显著改善车辆稳定性的同时不严重影响车辆的纵向性能。     

工程轮胎三维动态刚度与阻尼的测试

本文提出了工程轮胎三维动态刚度与阻尼的测量方法，利用计算机控制的电液伺服试验系统和专设的测量装置测量了１０．００－２０轮胎的三维动态刚度与阻尼，分析了轮胎的动态刚度和阻尼与工作频率的关系，得到了三维动态刚度之间和三维阻尼之间的比例，该研究结果可用于分析工程车辆的各种动态特性。     

轮胎非稳态转向特性非线性仿真模型

本文以轮与路面之间的滑移速度为出发点，在稳态指数统一模型的基础上，建立了轮胎非稳态转向特性非线性仿真模型。在实验研究中，发现了动态过程回正力臂和附加的回正力矩的滞后特性。仿真和试验结果对比表明，该模型足以反映轮胎非线性转向特性，可用于前轮及汽车操纵动力学仿真方面的研究。     

基于车路系统的事故现场轮胎印迹强度参数化研究

为明确事故现场可视轮胎印迹强度与车辆动力学特性、轮胎橡胶磨损特征及道路表面灰度之间的关联特性,提出基于车路耦合的事故现场轮胎印迹强度参数化研究方法。通过结合动态滑动摩擦因数模型及轮胎非线性模型,建立车辆路面9 DOF非线性系统动力学模型,运用VBOX惯性测量技术验证模型的有效性。运用胎面磨损能量模型,从车路系统角度确定车辆、轮胎和路面特性对轮胎全局摩擦力及胎面磨损特性的影响。结合印迹强度特征模型提出轮胎印迹强度参数研究方法,选取不同制动、转向角工况及3组路面、胎面特性对轮胎路面接地力学特性、胎面橡胶磨损量、可视轮胎印迹特征进行仿真分析。结果表明：印迹强度仅与全局摩擦力大小有关,与轮胎路面滑移方向无关;滑移工况下胎面橡胶磨损量随着全局摩擦力和滑移速度的增大而增大,而印迹强度变化不明显;制动力矩和道路表面灰度对产生可视轮胎印迹起决定作用,转向角主要影响不规则可视轮胎印迹的产生;前轮轮胎最先出现可视印迹,且可视印迹长度和强度均高于后轮轮胎;采取可视印迹起点作为事故车辆速度判定具有一定的误差,应根据具体情况进行具体分析;研究成果能够为基于可视轮胎印迹的交通事故重建提供理论基础。     

车辆动力转向系统非线性仿真研究

车辆液压动力转向系统通过伺服阀控制压力油的方向和流量,把转向盘输入的转角信号转变为车轮的偏转角度输出。在车轮偏转过程中,影响车轮偏转的力主要是地面摩擦力和轮胎的弹性变形力,因而动力转向系统所受干扰力的基本特性是非线性的,文中结合液压系统理论和Simulink控制系统仿真软件,计算并仿真了在非线性干扰力作用下的液压式动力转向系统的动态特性。     

分布式电驱动车辆纵-横-垂向力协同控制

针对现有研究多采用经验工况划分、主动悬架力简单分配等轮胎力解耦控制方法,难以实现车辆性能最优化的问题,提出了分层式轮胎纵-横-垂向力协同优化控制系统,在制定上层行驶期望目标和下层执行控制策略的同时,重点研究了中层轮胎纵-横-垂向力优化分配。建立了融合轮胎负荷率和垂向力动态系数的统一优化目标函数,综合考虑了车辆行驶期望目标、轮胎附着极限和执行器特性等约束条件,最终解决了轮胎纵、横、垂向力的协同优化控制难题。基于Matlab/Simulink和CarSim的联合仿真结果表明,提出的分层协同控制系统能同时有效控制车辆行驶姿态和改善车辆操纵稳定性能。     

极限工况下主动前轮转向汽车稳定性控制

轮胎对汽车稳定性有重要影响,研究和利用轮胎的非线性特性有助于扩展汽车的稳定域。本文基于非线性轮胎模型,提出一种改进型线性时变模型预测控制(LTV-MPC)方法。该方法能扩展主动前轮转向汽车的稳定范围,提高极限工况下主动前轮转向汽车的稳定性。仿真结果表明,该方法比传统的LTV-MPC方法具有更好的稳定性控制效果。     

典型车辆纵向防滑控制系统及关键技术

车轮纯滚动和纯滑动状态间车轮与路面附着呈现强非线性特性,在车辆紧急制动和起步/加速时对车辆的纵向和侧向稳定性和转向能力具有显著影响。车辆纵向防滑控制系统就是控制车轮在这一过渡状态轮胎路面附着特性接近最佳状态,从而极大限度地保证车辆的行驶安全性。论文从轮胎路面附着特性、典型防滑控制系统实现、控制原理及实现关键技术等角度进行深入分析,对进一步全面测试现有装备ABS/TCS车辆的性能及评价提供了理论基础,对底盘稳定性控制系统自主开发研究也具有积极的意义。     

汽车转鼓试验非线性动力学特性与影响因素分析

针对道路试验车辆和转鼓试验车辆分别建立了非线性动力学分析模型,通过仿真结果的对比分析阐明了转鼓试验可能导致的误差,进而通过对转鼓试验系统中车辆固定方式、非驱动轮胎固定方式、转鼓模拟转动惯量和动态响应控制标准的灵敏度仿真分析,指出了影响转鼓试验模拟精度的关键因素,提出了动态响应的改进和控制措施.     

基于增量线性模型预测控制的无人车轨迹跟踪方法

针对现有无人车轨迹跟踪研究中假设轮胎侧偏角始终处于线性区域的不足,提出了一种基于增量线性时变模型预测控制的轨迹跟踪方法。在每个控制周期内进行轮胎魔术公式的线性化处理,建立时变轮胎模型,并结合车辆二自由度模型,获得了车辆时变模型,设计增量线性时变模型预测控制器(ILTVMPC),完成了轨迹跟踪,在二次规划求解过程中加入包括控制量和控制增量等约束。利用MATLAB/Simulink平台将该方法与非线性模型预测控制进行仿真对比,结果表明:基于时变轮胎模型的ILTVMPC,不仅在跟踪精度和稳定性上有优异表现,而且计算实时性得到较大幅度提升。     

轮胎非线性对自主车队稳定性的影响分析

针对现有自主车队车辆模型不能反映轮胎非线性对车辆稳定性的影响问题,本文中利用其有效性已得到验证的5自由度车辆模型(纵向速度、侧向速度、横摆角速度、前轮转动角速度和后轮转动角速度),分别采用线性和非线性轮胎模型,分析不同初始跟随车速条件下,自主车队系统的动力学特性和稳定性。结果表明,轮胎的非线性严重影响高速跟随行驶中自主车队系统的稳定性,并导致跟随行驶车辆的失稳。     

基于横摆率跟踪的主动悬架前后轴控制力匹配

研究了轮胎的非线性特性、侧向力与垂直载荷耦合特性对车辆操纵稳定性的影响,发现当侧向加速度较大时,4WS对横摆率的控制作用急剧减弱,而通过主动悬架的控制能有效提高横摆率的响应.提出了基于横摆率跟踪控制的4WS和主动悬架的协调控制方法,对前后轴主动悬架控制力进行了分配,提高了大侧向加速度时的横摆率响应.转向盘角阶跃输入的仿真分析表明,该方法可获得优于4WS和主动悬架简单叠加时的综合性能.     

大侧偏角下侧偏松弛长度特性的研究

本文在稳态指数统一模型和一阶线性微分方程的基础上，研究了大侧偏角下动态过程中侧偏松弛长度的特性。侧偏松弛长度是由轮胎的侧向弹性决定的。在大侧偏角下，侧偏松弛长度不再是一个常数，而是随着侧向有效滑移率的改变而改变，而且它们之间呈现非线性特性。深入了解侧偏松弛长度的特性对研究轮胎动态特性和建立轮胎动态模型具有重要的作用。     

提高汽车主动安全性和操作稳定性的控制策略研究

文章指出把轮胎的非线性和汽车动力性考虑在内的直接横摆力矩底盘控制（DYC），提高了汽车大侧偏角和高侧向加速度的操作稳定性和主动安全性，重点讨论了基于轮胎和车辆动力性试验的控制策略。     

基于ADAMS与Matlab的ABS模糊控制仿真研究

将多体系统动力学与智能控制理论相结合对汽车制动防抱死控制系统进行了研究，利用ADAMS／CAR建立了汽车整车的多体力学模型，模型包含了前后悬架、动力总成、转向系统、稳定杆、制动系、轮胎力学模型以及车身，同时也考虑了轮胎、衬套、弹簧、减震器等部件的非线性，准确地表达了车辆的动态特性；利用Matlab／Simulink模糊控制工具箱建立了制动防抱死控制系统的模糊控制策略，利用ADAMS／Control接口进行模型的集成、协同仿真，并将仿真结果与另一种控制策略一逻辑门限值控制的仿真结果进行了比较和分析，仿真反映出模糊控制在整车制动防抱死控制系统上的应用效果，结果表明该控制算法稳定好并具有较强的鲁棒性。     

基于侧向稳定性的圆曲线路段设计指标研究

车辆在附着系数较小的圆曲线路段转向时，轮胎会处于非线性区内工作，此时基于线性理论的侧向稳定性分析方法会产生较大误差。建立6自由度非线性车辆系统模型，分析其处于非线性域与线性域下不同的特性状态，得到不同车速、路面附着系数下使车辆系统处于临界状态的圆曲线路段半径、超高设计指标。对线性域与非线性域内的车辆系统分别采用基于线性理论的根轨迹法与基于非线性理论的相平面法分析侧向稳定性，得到综合考虑2种状态下车辆临界失稳状态的圆曲线路段指标。结果表明，车速为60 km/h，路面附着系数为0.24，超高小于6% 时，车辆发生侧向失稳时轮胎处于非线性域，此时使用相平面法分析得到侧向失稳临界指标；车速为60 km/h，路面附着系数为大于0.4，超高处于4%到10%之间时，车辆发生侧向失稳时轮胎处于线性域，此时使用根轨迹法分析得到侧向失稳临界指标。      

电动汽车DYC/ASR变论域模糊集成控制EI北大核心CSCD

提出了一种集成直接横摆力矩控制(DYC)与驱动防滑控制(ASR)的四轮驱动电动汽车稳定性控制系统,协助驾驶员在紧急情况下保持对车辆的控制。采用变论域模糊控制策略,利用其内在固有的鲁棒性克服车辆严重非线性,独立调节四轮转矩以防止车辆甩尾;同时设计一个模糊控制器,对轮胎力饱和引起的侧向失稳进行开环补偿,协调控制各轮牵引力,防止车轮打滑。在不同路况下,对所提出的方法进行了J-turn仿真测试。结果表明:集成控制对高速、大转向行驶产生的扰动和路面附着系数变化引起的非线性,有比DYC更好的动态跟踪能力与自适应能力。     

轮胎动态半径的计算及其对燃油经济性和动力性的影响

在一般车辆纵向动力学和能量分析的仿真计算中,轮胎动态半径是1个非常重要的参数,但在实际操作中,该参数准确的数值较难获取。探讨了欧洲轮胎与轮辋技术组织(ETRTO)推荐方法、AVLCRUISE软件计算方法、动态试验方法等5 种轮胎动态半径的计算方法。