四桥独立悬架车辆越障性能计算研究

通过建立四桥独立悬架车辆越障高度动力学模型,分析影响8×8全独立悬架车辆越障性能的主要参数。进行了实例计算与试验研究,模型计算值与试验值相一致。表明该模型能预测车辆越障高度,具有工程应用价值,且获得影响其性能的主要参数。     

多轴汽车的越障问题

建立了超静定多轴汽车跨越垂直障碍的力学模型,推导了多轴汽车越障高度的计算公式。在此基础上,分析了越障高度与车轮半径、附着系数、轴荷和车轴数的内在联系。最后,以驱动形式为4×4、8×8和8×6的汽车为实例,计算不同附着系数下各越障性能参数值。对结果的分析表明,选大胎,增附着,加轴数,均载荷是提高越障能力的有效措施。     

基于极限车速的车辆稳定性控制研究

采用"魔术公式"轮胎模型,在Matlab/Simulink中搭建了8自由度车辆侧向动力学模型,绘制车辆质心侧偏角-质心侧偏角速度相平面图,并利用双线法划分相平面图稳定区域,结合车辆自身质心侧偏角相轨迹,计算得到车辆极限稳定车速。以极限车速作为控制开关,设计基于质心侧偏角和横摆角速度的模糊控制器,提出了基于补偿横摆力矩的前后轮制动力矩比例分配控制策略,并在多种工况下进行了仿真与模拟驾驶实验。结果表明:利用极限车速作为控制开关设计的控制策略可有效提高车辆稳定性。     

多轴车辆操纵稳定性研究

采用基于综合曲率误差的预瞄PID驾驶员模型对HTF6轴车辆的稳态回转、车道变换和转弯制动3种典型操纵稳定性试验工况进行了仿真分析,对多轴车辆不同设计参数对整车操纵稳定性的影响进行了对比分析.结果表明,标准配置的1500×600轮胎可以综合平衡整车操纵稳定性;采用根据车速控制后桥转向模式的电控转向系统可同时满足多轴车辆几何通过性和高速侧倾稳定性的要求;车辆质心高度增加100 min对仿真计算结果无明显影响.     

多轴转向车辆动态转向控制策略研究

为了提高多轴转向车辆的转向安全性和操纵稳定性,对基于零侧偏角比例控制策略的多轴转向车辆的普适动力学模型进行了推导,并利用ADAMS/View和Easy5软件建立了三轴转向车辆的机电液一体化联合仿真模型.仿真分析了不同工况下,各轴转向油缸受力的变化规律、车轮转角的变化规律、质心侧向加速度和横摆角速度的变化规律等.最后,针对质心零侧偏角比例控制的缺点,提出了一种系数改进法,该方法对提高多轴转向车辆高速的灵活性和稳定性具有重要的意义.     

6×6无人地面车辆越障性能仿真研究

综合考虑悬架变形特点及车辆越障过程中的悬空现象,建立了无人地面车辆越障力学分析模型,对车辆通过凹坑过程进行了离散化处理,并进行仿真分析。结果表明,悬架刚度在车辆越障过程中起到了重要作用,为无人地面车辆越障性能研究及车辆设计工作提供了重要的理论依据。     

主动前轮转向的三自由度最优保性能控制

建立主动前轮转向三自由度车辆非线性模型,考虑轮胎侧偏刚度参数的不确定性,提出了最优保性能车辆稳定性控制方案,基于线性矩阵不等式等处理方法,导出二次最优保性能控制律。仿真结果表明,与传统前轮转向和比例微分控制相比,最优保性能控制方案保证了系统质心侧偏角基本保持为零、横摆角速度快速达到稳态值,可提高行驶安全性和操纵稳定性。     

Simulation Analysis of Heavy-duty Vehicle Dynamic Load under Road Excitation in Time Domain and Spatial Domain

为研究时间和空间频率路面激励下重型车辆动载特性,将车辆的轮胎、钢板弹簧视为柔体,橡胶垫块、限位块简化为具有非线性刚度和阻尼特性的力元,采用多体动力学仿真软件SIMPACK建立刚柔耦合的车辆整车虚拟样机,并采用有理函数功率谱密度的谐波叠加法建立空间域和时域路面激励数学模型,创建一个时域和空间域路面激励下车辆行驶动力学模型,仿真计算了车辆各轴轮胎的法向作用力和车轮法向动栽系数.结果表明:不同车速下,时域和空间域路面激励下得到的轮胎法向作用力的变化规律和大小均不相同,而且轮胎法向作用力最大值出现的位置也不同;中、后轴车轮法向动栽系数变化规律基本相似,但前轴车轮法向动载系数变化规律不同.研究结果可为轮胎动载荷计算、验证、预测提供参考依据.     

不同转向模式的多轴转向车辆性能分析

为解决重型车辆转向时的低速机动性和高速稳定性的问题,提出了多轴动态转向技术,并以三轴车辆为研究对象进行分析。首先建立多轴转向的二自由度车辆模型以及运动微分方程,为提高车辆的稳定性,以零质心侧偏角为目标,推导各轴间的转角比例系数及有关的状态空间矩阵、传递函数,使用MATLAB软件对不同转向模式下的操纵稳定性进行了稳态响应、瞬态响应以及频域响应的仿真。通过分析比较,说明采用多轴动态转向技术,车辆在转向时具有低速机动性高、高速稳定性好的特点。     

轮胎侧偏动特性对汽车操纵稳定性的影响

在建立轮胎侧偏动特性微分方程的基础上 ,利用 8自由度车辆模型进行仿真 ,分析了轮胎侧向力滞后对车辆操纵稳定性的影响 ,给出了各工况下的仿真结果。结果表明 ,轮胎侧偏动特性对车辆高速时的操纵稳定性具有一定的影响作用。     

四轴全轮转向车辆操纵稳定性分析

建立了四轴全轮转向车辆的线性二自由度车辆模型,进行了理论分析和数学公式推导。以某四轴重型运输车为例,基于零质心侧偏角策略确定转向瞬心位置以及后桥转角与前桥转角的比例关系,并讨论了全轮转向对车辆稳态响应和瞬态响应的影响。     

基于扩展卡尔曼滤波的汽车质心侧偏角估计

基于二自由度汽车动力学模型和轮胎模型,运用扩展卡尔曼滤波方法建立了汽车质心侧偏角估计器.利用汽车动力学仿真平台,通过仿真对比了线性轮胎模型和非线性轮胎模型的质心侧偏角估计结果.仿真结果表明,轮胎模型对于质心侧偏角估计精度至关重要,而采用非线性轮胎模型能显著提高质心侧偏角估计精度,估计结果能满足ESC控制的要求.     

A Study on the Tire Load Calculation for Multi-axle Vehicles Based on Displacement Method

针对多轴汽车轮胎载荷计算的超静定问题的求解复杂性,基于位移法、刚体车身假设和车身刚体位移与轮胎等效变形之间的关系,以车身位移为未知量建立了车身的平衡方程;考虑整车重力、纵横向惯性力和转弯工况质心侧向位移引起的侧倾力矩的作用,建立了多轴汽车在弯曲、扭转、起动/制动和转弯等工况下轮胎载荷的矩阵方程,只需简单的线性代数计算即可方便地求得各种工况下的轮胎载荷.     

越野车辆典型地形通过性建模与仿真

以某型8×8越野车辆为研究对象,对车辆的轮胎、悬架等关键模型进行了分析,得出了轮胎内压与轮胎刚度基本成线性关系的结论,建立了轮胎的粘弹性有限元模型;以多体动力学理论建立了车辆的8自由度动力学模型.对比分析了微分-代数方程组解法的优缺点,采用Gear算法实现了方程组的解算.实车试验与仿真结果对比表明,所建立的典型地形通过性仿真系统与实车测试有较好的吻合性.     

基于HSRI模型的参数自适应质心侧偏角观测器的设计

首先对全维车速观测器进行降维处理,以减少观测器的在线计算量,并设计了非线性级联车速观测器.接着,对路面附着系数和轮胎侧偏刚度进行参数自适应估计,以提高质心侧偏角的估计精度,并基于HSRI轮胎模型设计了参数自适应非线性质心侧偏角观测器.在估算轮胎侧偏刚度时采用无侧向车速的车辆模型,以避免车辆动力学模型与侧向车速观测器的耦合作用,并引入带双重遗忘因子的递推最小二乘法,以保持算法的修正能力和解除不同估计参数之间误差的耦合作用.最后采用Simulink与Carsim动力学仿真软件进行联合仿真验证,结果表明所设计的参数自适应非线性质心侧偏角观测器是有效的,估计精度满足ESC控制的工程要求.     

轮胎锥度效应及角度效应对车辆直行性能影响研究

根据轮胎锥度效应及角度效应的产生机理,建立了相应的轮胎特性模型,通过对轮胎性能的测试及车辆动力学建模分析,阐明了轮胎锥度效应及角度效应对车辆直行性能的影响规律。研究结果表明,轮胎的锥度效应对车辆直行性能影响很大,需对其进行限值要求,而角度效应对车辆直行性能影响较小。     

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。     

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。     

七自由度悬架模糊控制与仿真

为提高车辆悬架减振性能,兼顾车辆行驶平顺性和操稳性,以某微型轿车为基础建立了简化的七自由度悬架模型,并提出了模糊控制方法。以车身质心加速度、俯仰角加速度、侧倾角加速度、悬架动变形、轮胎动载荷作为评价指标,在Matlab/Simulink环境中以C级白噪声路面作为激励,对模糊控制主动悬架进行仿真。结果表明,模糊控制下的主动悬架各项评价指标均得到明显改善,为主动悬架在车辆上实际应用提供了参考。     

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。