后轮随动转向车辆非线性动力学特性研究

向后轮随动转向系统中引入一种黏弹性参数可变的黏弹性材料,以替代传统的橡胶衬套;基于黏弹性材料的分数阶本构模型,以及具有饱和特性的非线性魔术轮胎模型,建立了随动转向车辆的三自由度分数阶动力学模型;根据给定的车辆参数,利用MATLAB软件仿真研究了随动转向车辆的横向动力学行为。研究结果表明:在一定的参数条件下,随着车速的提高,后轮随动转向角发生了Hopf分岔现象;当车辆的行驶速度超过某个阈值时,随动转向车辆将发生明显的摆振,后轮随动转向角和车辆横摆角速度时间历程曲线均呈现出具有两个稳定幅值的周期振动,随动转向角相图上出现了两个极限环;后悬架中引入的黏弹性材料参数对随动转向车辆的非线性动力学行为具有明显的影响。该研究为后轮转向车辆横向动力学行为的半主动控制奠定了理论基础。     

驾驶机器人车辆多新息动态转向力矩补偿

为了减小驾驶机器人车辆长期自动驾驶过程中转向性能下降带来的影响,提出了一种基于多新息的驾驶机器人车辆动态转向力矩补偿方法。构建了车辆动力学模型和驾驶机器人车辆动力学模型;建立了以路径曲率及车速为输入、方向盘转向角为输出的驾驶机器人车辆转向性能离线自学习模型;建立了以方向盘角速度、角加速度及车轮转角为输入,转向机械手驱动力矩为输出的受控自回归在线辨识模型,并运用遗忘因子多新息最小二乘方法进行参数辨识,将迭代计算过程中的标量新息扩展为向量新息,提高了驾驶机器人车辆转向性能参数的辨识精度;驾驶机器人车辆自动驾驶过程中,利用离线自学习模型和转向机械手动力学方程计算出转向电机输出力矩,加上反馈回来的驱动力矩误差,实现对驾驶机器人车辆转向力矩的在线动态补偿。仿真与试验结果对比表明:所提方法辨识的转向力矩误差在0.1N·m以内,跟踪目标路径的横向位移偏差小于0.2m;所提方法有效减小了驾驶机器人车辆转向性能下降造成的影响。     

多轴轮毂电机驱动车辆的转向阻力特性

为研究多轴电动车辆的转向阻力特性,在考虑了轮胎负荷变化对轮胎侧偏刚度影响的基础上,建立了车辆3自由度动力学模型;提出了一种稳态转向工况下的转向阻力计算方法,推导了轮胎侧偏角和转向阻力矩的理论计算式.基于该模型,分析了转向阻力矩与转向输入量和车速的关系及理论约束边界,比较了在相同质量与等效履带接地长度条件下轮胎式与履带式车辆的转向阻力矩,讨论了轮胎侧偏角对轮胎力分配的影响,并通过ADAMS软件对计算结果进行了验证.结果表明,相同参数条件下,多轮驱动车辆的转向阻力矩大于履带式车辆的阻力矩,计算模型可为转向控制策略提供理论参考.     

特种履带车辆小半径转向功率匹配机理研究

针对特种履带车辆小半径转向功率匹配难以计算的问题,建立了特种履带车辆小半径转向功率匹配计算模型,推导出在考虑履带接地比和履带宽度的情况下,该特征车辆小半径转向功率匹配的修正模型,并利用某型军用特种履带车辆的相关参数对该模型进行了仿真,结果表明:小半径转向功率匹配随转向半径变化而变化,转向内侧履带较外侧履带变化更明显;转向摩擦阻力矩对功率匹配特性影响更大;该仿真结果与某型军用特种履带车辆电机功率选型相一致。这为特种履带车辆驱动部件选型及整机结构设计提供了一定的理论依据。     

大型履带式液压凿岩台车原地转向能力研究

针对大型履带式液压凿岩台车原地转向能力展开研究。以车辆-地面力学理论、履带车多刚体建模理论为基础,在多体动力学软件Recur Dyn中构建了整车的动力学模型,分析了三种路面条件下履带式车辆的结构参数即履带接地长度与履带中心距比值L/B对转向能力的影响。仿真结果表明,结构参数L/B对履带式车辆的转向能力有很大影响;履带车辆在软地能够转向必须满足L/B小于1.7,且当L/B越小,履带车转向能力更好;对于在硬地转向,L/B越小,履带车辆转向稳定性更好。仿真结果与理论分析相符合,互为验证,研究工作对大型履带车辆行驶操控和结构优化设计提供了新思路。     

载重量变化对矿用车轨迹跟踪影响研究

针对矿用车载重量变化对车辆轨迹跟踪精度的影响，提出了一种与载重量相关的车辆模型，研究了载重量对轮胎侧向力和车辆转向系统的作用.采用粒子群PID控制（PSO-PID）算法优化了不同载重情况下横、纵向控制PID参数，采用转向前馈控制缩短了大质量情况下前轮转向角控制的过渡过程时间.仿真结果表明，与不考虑载重量变化的车辆模型相比，所述矿用车模型轨迹跟踪的精度更高，鲁棒性更强.      

高速履带车辆转向载荷比分析与试验验证

为研究履带车辆稳态转向载荷比的变化规律,根据履带车辆转向过程中履带与地面之间的相互作用关系,建立了履带车辆稳态转向模型和履带车辆转向载荷比模型。分析了转向机构、接地压力分布形式、转向速度对转向载荷比影响。最后对某安装差速式转向机构的履带车辆开展了稳态转向试验,进行数据处理和结果对比。结果表明:车辆转向载荷比试验数据与理论计算结果有很好的一致性,验证了转向载荷比模型的准确性,为下一步履带车辆转向机构动力源的设计奠定了一定的基础。     

基于弹性扭转悬架的铰接工程车辆的动力学性能

为了研究铰接式工程车辆侧倾稳定性及方向稳定性,基于某35吨铰接矿卡,在Adams/View中建立了铰接车辆模型,且车辆前、后轴都装备了弹性扭转悬架.模型考虑了液压转向系统的运动学及动力学特性对车辆稳定性的影响.此外,还在Matlab/Simulink中建立了液压转向系统模型.通过Adams及Matlab的联合仿真,分析了车辆侧倾及方向的稳定性.根据车辆直线行驶时的振动响应验证了Adams车辆模型,并通过车辆稳态及动态转向实验验证了液压转向系统模型的准确性.最后依照铰接车辆侧倾及方向的稳定性评价指标,对比分析了无悬架和具有前后扭转悬架车辆在空载和满载下侧倾及方向的稳定性.结果表明,具有弹性扭转悬架车辆侧倾及方向的稳定性有所降低,但可通过对悬架参数的优化来降低悬架对铰接工程车辆稳定性的影响.     

主动悬架与EPS集成控制系统道路友好性研究

在建立的包含电动助力转向系统的转向运动模型、俯仰运动模型和侧倾运动模型汽车整车模型基础上,选用车身横摆角速度、横向运动速度等参数评价车辆操纵稳定性。运用95百分位四次幂和力作为动载荷道路破坏的评价指标,设计了自适应模糊控制的汽车主动悬架与电动助力转向系统集成控制器,并分析了不同路面和速度对理论道路破坏系数的影响。计算结果表明,该自适应模糊集成控制策略,与被动悬架与转向系统比较,既保证了车辆操纵轻便性,又明显提高了整车稳定性,同时集成控制的车辆具有良好的道路友好性,延长了道路的使用寿命。     

车辆转向系未知参数对汽车操纵稳定性的影响分析

CarSim整车模型参数主要来源于车辆KC台架实测数据,台架测试数据只能适应于CarSim中简单的转向系建模,无法完全满足完整的转向系建模。对于完整的汽车转向系系统,有许多关于转向系统的参数无法通过KC台架测试得到,因此有必要进行相关参数仿真,为进一步的研究车辆操控稳定性提供理论基础。     

双舵轮自动导引车轨迹追踪控制算法

为提高双舵轮自动导引车(automated guided vehicle, AGV)轨迹跟踪控制性能,设计了基于模型预测控制的轨迹跟踪控制器。以双舵轮自动导引车为研究对象,首先建立自动导引车运动学模型,求得车体转弯半径,并重点分析双舵轮自动导引车转向优势;然后,对双舵轮导引车建立了基于模型预测控制的轨迹跟踪模型,并考虑车体运动性能指标及各类约束,最后通过仿真实验验证了模型预测控制算法用于双舵轮自动导引车的可行性,且分析了控制时域权重和预测时域长度两项模型参数对系统性能的影响;与基于比例-积分-微分轨迹跟踪控制器的自动导引车进行轨迹跟踪对比仿真实验。最终实验表明,采用该模型预测控制器可以满足各类约束条件,高效精准完成对连续大曲率目标路径的有效跟踪,同时具有较高的实时性和鲁棒性。     

高超声速飞行器侧向机动性能研究

对高超声速飞行器侧向机动性能的研究是对其进行跟踪预测的一项重要参考依据。本文通过对高超声速飞行器的最小转弯半径以及偏航距离的计算,研究了飞行速度以及飞行高度对飞行器侧向机动性能的影响。首先在假设条件下构建了飞行器的数学模型,然后建立了飞行器做变速率转弯机动时的转弯半径模型、位移模型以及加速度模型,通过计算两种转弯模式下的最小转弯半径以及匀速率转弯机动方式下的偏航距离,得出了关于飞行速度以及飞行高度会对飞行器机动性能产生不同影响的结论。     

空气力及空气力矩对汽车操纵稳定性的影响

以 CA770轿车为研究对象 ,从汽车结构角度考虑空气力和空气力矩对汽车回转时的影响 ,对汽车稳态回转时的主要参数进行计算 ,在考虑空气动力特性的情况下 ,分析影响操纵稳定性的重要因素 ,并建立汽车稳态转弯过程的数学模型。研究结果表明 ,随着车速的不断提高 ,空气力和空气力矩对车辆回转时操纵稳定性的影响相应增大 ,从而得出了主要参数的变化趋势。     

履带滑移和转向中心线偏移对车辆稳态转向特性的影响

履带车辆的稳态转向特性直接影响到其工作效率以及安全性。本文建立了履带车辆稳态转向的数学模型并提出了数值求解方法,将履带滑移半径以及转向中心线移动量作为其稳态转向特性的评价指标,并进行了仿真分析,结果表明:随着转向半径和车速的变化,滑移半径以及转向中心线移动量的增大或减小,影响车辆的转向稳定性。     

考虑有左转专用信号灯的交叉口车辆延误模型与算法

近年来 ,国内大中城市有些重要交叉口安装了左转专用信号灯 ,对这种路口的交通流分析迄今尚不多见 .有鉴于此 ,此文提出了有左转专用信号灯的交叉口车辆延误模型 ,详细分析了不同车道的车辆通过最大排队断面到达停车线及通过停车线时的随机过程 ,并由此得到相应的车头时距分布 .在非饱和状态下 ,当左转交通量比较大时 ,此模型可以较好地计算车辆的平均延误     

汽车转弯制动过程中的制动力动态分配控制

提出了一种对制动力进行动态分配控制的新方法·在车辆的转弯制动过程中,采用转向角前馈控制原则,对左、右车轮的制动力进行动态分配控制,使之在各种路况下均能满足制动稳定性的要求·并且通过建立的两自由度三轮车辆模型,进行了计算机模拟·模拟结果显示采用转向角前馈控制的制动力动态分配的方法,大大降低了在制动起作用时间内实际横摆率与理想横摆率之间的差值,从而验证了该方法对提高车辆转弯制动过程中的操纵性和稳定性是有效的·     

履带车辆液压机械差速转向操纵系统性能分析

液压机械差速转向机构是结合了液压传动无级调速和机械传动高效率等优点的一种新型履带车辆转向机构。本文根据履带车辆的转向特点,对液压机械差速转向操纵系统组成及工作原理进行分析,建立转向操纵系统运动模型和仿真模型,仿真分析其动态特性。仿真结果表明,所设计的转向操纵系统具有良好的稳定性和动态特性,能满足履带车辆液压机械差速转向行驶要求。     

增设左转绿灯的交叉路口混合交通流模型研究

建立周期性边界条件下的十字交叉路口元胞自动机混合交通流模型,增设左转绿灯,而且规定转弯车的最大数量,研究配时问题、主道初始密度以及混合比例系数对交通流的影响。结果发现,配时问题对交通流的影响较大,合理配置红绿灯时间可以改善交通,增设左转绿灯可以达到缓解拥堵,提高道路利用率。     

多轴机电复合分布式驱动车辆转向半径模式控制策略

基于对多轴轮式车辆的最小转向半径战技指标的要求,提出了一种适用于多轴机电复合分布式驱动车辆的最小转向半径控制系统,并详细介绍了该模式下的整车控制策略,当车辆以大前轮转角低速转向时,后两桥驱动电机产生“外正内负”的力矩辅助车辆转向从而减小最小转向半径.为验证系统性能,文中建立了包含车体纵向速度、侧向速度、横摆角速度及8个车轮旋转的11自由度整车动力学模型,并采用Gim轮胎模型表达了轮胎的非线性力学特性.虚拟样机仿真的结果表明,在该控制策略下,车辆的最小转向半径可减小10.31%,转向机动性能得到大幅度提高.