线性二自由度汽车模型稳态响应分析

横摆角速度和质心侧偏角是描述汽车稳定性的两个重要指标,汽车在高速行驶时,驾驶员紧急转向会导致车辆失去控制,很容易造成侧滑乃至翻车等严重交通事故,因此有必要对汽车操纵稳定性进行分析。本文建立了汽车线性二自由度系统的数学模型,应用仿真分析软件Matlab/simulink,以前轮转角为输入,对系统进行时域分析。比较不同车速、不同前轮转角和不同轮胎侧偏刚度下的稳态响应曲线,分析汽车横摆角速度和质心侧偏角对汽车操纵稳定性的影响。若汽车选用侧偏刚度的轮胎,在较低的车速和较小的前轮转角下行驶,是较为安全的。     

基于Nash博弈的分布式驱动电动汽车横摆稳定性协调控制策略

为提高轮毂电机驱动电动汽车在高速、低附着等危险工况下的侧向稳定性,提出一种基于Nash博弈的协同控制策略,采用上下双层控制结构进行稳定性控制策略的设计。上层引入Nash博弈协调控制策略决策前轮转角和附加横摆力矩,跟踪期望横摆角速度和质心侧偏角;下层根据轴荷比例分配四个车轮的驱动力矩。并在CarSim/Simulink的联合仿真平台进行危险工况下双移线仿真试验,结果表明,相比于只进行主动前轮转向控制,在潮湿沥青路面以75km/h行驶时,采用基于Nash博弈的协调控制策略横摆角速度最大误差为2.25°,侧向速度最大误差为0.12 m/s,且保持良好的路径跟踪性能;通过适当协调主动前轮转向（AFS）和直接横摆力矩控制（DYC）的动作,文章所提出的控制策略可以有效地提高横向稳定性,保证车辆在危险行驶工况下正常行驶。     

侧风中前窗角度对汽车稳定性影响的数值模拟

侧风下汽车外流场中不同前车窗倾角下的气流流动分离规律,对汽车侧风中的稳定性有重要意义。该文建立了前车窗角度分别为20°、25°、30°、35°和40°的车身模型,使用CFD仿真软件--Star-ccm+进行数值计算,模拟了侧风为8 m/s,行驶速度为20 m/s时的车身外流场。结果表明:侧风中前车窗角度变化对汽车侧向力系数影响最大;前车窗角度为35°时,汽车的行驶稳定性最好,且随着前车窗角度的增大,车身底部气流在车尾的分离推迟,尾涡数量减少。对35°车身模型的剪切应力分析指出:对侧风背风侧A柱区及侧风迎风侧C柱区优化分析是进一步提高汽车侧风气动性能的研究方向。     

基于MATLAB/Simulink的车辆转向稳定性的仿真研究

汽车的操纵稳定性是衡量汽车安全性最基本的指标之一,影响汽车行驶稳定性的基本因素主要有横摆角速度与质心侧偏角,将汽车简化为二自由度模型,建立关于横摆角速度与质心侧偏角的转向微分方程.基于MATLAB/Simulink软件建立仿真模型,对前轮转向与四轮转向典型的二自由度汽车模型进行仿真分析.对比两轮转向和四轮转向的稳定性....     

基于转向中心前后位置控制的多轴汽车操纵稳定性研究

为解决多轴汽车高速行驶转向操纵稳定性差的问题,建立了五轴全轮转向汽车的ADAMS-Simulink联合仿真平台,在50-130(km/h)车速范围内,进行了基于D值(汽车转向中心与第1轴的距离)的两种转向试验对比分析:固定D值(Fixed D value,FD)和可变D值的角阶跃输入响应试验。仿真结果表明:采用基于D值的横摆角速度PID控制策略(PID-D)能显著改善多轴汽车的操纵稳定性,车速为100km/h时,在横摆角速度稳态值基本不变的情况下,超调量降低0.08%,收敛时间降低20.4%;质心侧向加速度稳态值降低0.14%;质心侧偏角稳态值降低17.8%,更接近零值。     

基于横摆角速度的汽车ESP系统的仿真研究

横摆角速度是控制汽车横向稳定性的主要控制变量.基于横摆角速度对汽车ESF,系统进行仿真研究,首先在建立ADAMS/CAR中建立汽车整车模型,然后建立汽车理想二自由度参考模型,设计横摆角速度反馈控制PID控制器.仿真结果表明,基于横摆角速度控制的ESP系统控制的汽车明显改善汽车横向稳定性,提高了汽车行驶安全性能.     

基于模糊控制策略的汽车ESP建模仿真

汽车电子稳定系统(electronic stability program,ESP)是汽车主动安全系统,能够很好的提高汽车的操纵稳定性和行驶安全性。该文针对ESP系统的特性,在Matlab/simulink中建立了魔术公式轮胎模型、七自由度车辆模型和车辆参考模型,选取车辆横摆角速度作为控制变量,设计了模糊控制器,并对某款车型进行了仿真研究。结果表明横摆角速度模糊控制器能够对汽车进行很好的控制,提高了汽车的稳定性和安全性。     

基于模型预测的主动前轮转向与直接横摆力偶矩协同控制研究

为提高中低附着系数路面下车辆的侧向稳定性，构建了基于模型预测控制（MPC）的主动前轮转向（AFS）及直接横摆力偶矩（DYC）协同控制器，其决策层基于MPC获取附加横摆力偶矩，执行层由AFS和DYC控制协同修正前轮转角或施加轮缸制动压力。在双移线（DLC）工况下仿真验证了该策略的有效性，结果表明：路面附着系数为0.25时，车身侧偏角和横摆角速度分别稳定于-3.5°～3.5°和-16～16 (°)/s内，纵向车速稳定于88 km/h左右；路面附着系数为0.40时，纵向车速、车身侧偏角与横摆角速度等稳定性指标均有明显改善。综合分析表明，该AFS-DYC协同控制策略可显著改善中低附着系数条件下的操纵稳定性。     

基于动态门限值的分布式驱动电动汽车驱动力矩控制研究

为改善分布式驱动电动汽车高速行驶稳定性，避免频繁驱动控制操作对汽车行驶安全性的影响，提出了一种适应不同驾驶工况的参数动态门限值算法，设计了汽车附加横摆力矩滑模控制策略和驱动力矩二次规划优化分配控制策略，并进行了角阶跃输入工况和双正弦输入工况的仿真分析。结果表明，所设计的控制策略能有效控制汽车的质心侧偏角与横摆角速度，在保证汽车行驶稳定性的前提下，使质心侧偏角与理想值偏差减小了3.6%以上，轮胎附着利用率减少19.5%以上，有效地降低了轮胎附着利用率，提高了汽车的行驶安全性。     

侧风对高速汽车行驶稳定性影响的仿真分析

汽车高速运动时的方向稳定性受侧向风的影响非常明显,其影响规律与侧风气动中心的位置密切相关。但是,对侧向风的影响有两种不同的观点,一种观点认为与气动中心和中性转向点的相对位置相关;另一种观点则认为取决于气动中心和质心的相对位置。基于二自由度汽车动力学模型,用Matlab软件对侧风引起的汽车行驶稳定性进行了仿真分析,认为汽车在侧风作用下的运动规律取决于侧风气动中心与中性转向点的相对位置。     

变路面车辆稳定性控制策略研究

建立了某四轮汽车9自由度车辆模型和轮胎动力模型,并提出了一种基于侧向力利用系数的差动制动、主动转向切换控制策略。模拟了汽车以车速24.5m/s行驶时的一个紧急避让情况,研究了无控制模式、差动制动控制模式、联合控制模式下的车辆横摆角速度、质心侧偏角、质心侧向位移的变化。结果表明,所提出的差动制动联合主动转向技术的控制策略可以满足变路面下车辆稳定性控制要求。     

高速行驶遭遇侧风的SUV汽车气动特性模拟研究

采用计算流体力学和合成风方法研究某SUV汽车高速行驶遭遇比较危险强度侧风下的外流场分布并得到气动力（矩）及系数。该方法使乘用车高速行驶遭遇危险侧风情况下气动特性预测成为可能。为深入研究高速行驶侧风作用下乘用车气动特性以及结合汽车操纵动力学对侧风稳定性进行动力学仿真提供了有利的参考。     

汽车主动转向与直接横摆力矩协调控制

为了提高汽车的操纵稳定性和行驶稳定性,分别对主动转向及直接横摆力矩控制进行了研究。根据汽车线性二自由度模型获得汽车稳态工况下的期望横摆角速度和期望质心侧偏角,设计了上层控制器和下层控制器,其中上层控制器为主动转向与直接横摆力矩功能分配的协调控制,下层控制器采用单神经元自适应PID算法设计了主动转向控制器和直接横摆力矩控制器。基于汽车行驶稳定性指标设计了调度参数,以实现主动转向和直接横摆力矩的协调控制。分别选取高附着系数路面和低附着系数路面进行了正弦输入试验和阶跃输入试验,结果表明所设计的控制系统能够很好地提高线控转向汽车的操纵稳定性和行驶稳定性。     

基于模型预测控制的分布式电动车稳定性控制

基于CarSim/Simulink建立分布式电动车的整车动力学模型,同时建立2自由度的参考模型,用于求解车辆行驶时的期望横摆角速度及质心侧偏角以保持车辆行驶稳定性。同时,基于模型预测控制设计控制器,通过改变驱动轮转矩,获得附加横摆力矩,实现对车辆横摆角速度及质心侧偏角的控制。通过仿真试验,在前轮转角阶跃输入及正弦输入两种工况下,验证控制方法的有效性。     

汽车爆胎特性建模与主动制动控制策略

为了提高汽车在突发爆胎事故时的稳定性,对爆胎汽车主动制动控制策略进行了研究。根据车轮爆胎时间与压力变化的关系,在UniTire模型基础上建立了爆胎模型;根据电子稳定性控制系统中横摆角速度及质心侧偏角对汽车稳定性影响的关系,基于二自由度汽车动力学模型,通过计算汽车横摆角速度及质心侧偏角实际值与理想值的偏差,并基于线性二次型调节器最优控制方法决策出最优附加横摆力矩,从而修正爆胎后汽车的运动状态。最后通过计算机仿真对所提策略的有效性进行了验证。结果表明：主动制动控制策略可以保证爆胎过程中汽车的行驶稳定性和安全性。     

基于路面识别的汽车稳定系统滑模控制

深入分析了质心侧偏角、横摆角速度和路面附着系数与汽车稳定性之间的关系,根据汽车线性2自由度模型获得了汽车期望质心侧偏角和期望横摆角速度的稳定值,并提出了基于递归最小二乘法的路面附着系数识别算法。在此基础上,基于滑模控制理论采用指数趋近律分别设计了横摆角速度、质心侧偏角和两者联合为控制变量的汽车稳定滑模控制器,获得附加横摆力矩。Car Sim/Simulink仿真验证了所提出的路面附着系数估算算法的正确性和对应路面附着系数下汽车稳定控制策略的有效性。同时,基于Car Sim/Lab VIEW RT的硬件在环仿真试验,验证了所提出控制策略的可行性。     

A Study on the Variable-gain Tracking Control for the Four Wheel Steering System of Vehicles

在分析车身侧倾对转向系统影响的基础上,对转向系统通常采用的参考模型进行修改,并探讨了轮胎侧偏刚度和车速对参考模型横摆角速度的影响.得出结论为,轮胎侧偏刚度对参考模型的横摆角速度增益有较大影响:前轮侧偏刚度的降低使横摆角速度大致成比例地减小.利用最优前馈和反馈控制方法,提出了四轮转向变增益跟踪控制策略.采用非线性半经验轮胎模型的仿真结果表明,所提出的变增益跟踪控制策略对车辆的操纵稳定性有重大改善.     

考虑热辐射的整车零部件温度耦合仿真

为防止汽车热害、提高车辆行驶安全性,解释了汽车发动机舱及排气系统热害的形成机理,并基于CFD软件Star CCM+和热管理工具Taitherm建立了耦合仿真方法。利用此方法,在车速40 km/h、80 km/h、110 km/h,环境温度45℃工况下,对某车型整车的温度场进行了仿真分析。通过对比整车试验结果与仿真结果,验证了该耦合仿真方法可高效准确地获得整车零部件温度分布情况。     

基于模糊控制的车辆动力学稳定性控制研究

运用模糊控制原理设计了汽车横摆角速度和质心侧偏角联合反馈控制的模糊控制器,使汽车实际的横摆角速度和质心侧偏角与名义值的差值保持在一定的稳定范围,保证汽车的稳定性,并使用Matlab/Simulink软件对这一控制模型进行仿真,验证控制算法的有效性;以dSPASE软件为基础,设计了车辆动力学稳定性控制硬件在环模拟试验平台...     

引入悬架K&C参数二自由度模型的建立及验证

横摆角速度是影响操纵稳定性的重要因素。在汽车行驶过程中，给其施加角阶跃输入，分析横摆角速度响应是评价汽车操纵稳定性的重要方法。文章简化汽车模型，利用牛顿第二定律建立经典二自由度线性模型及引入K&C参数的数学模型。输入整车参数、K&C试验参数，将两模型MATLAB横摆角速度响应结果与Carsim仿真结果进行对比，验证模型的可靠性，可利用二自由度模型快速获取车辆操纵稳定性的大致情况。