基于人-车-路的类菱形车侧向动力学分析

车辆在高速行驶时,驾驶员和道路环境对车辆的操纵稳定性会有很大影响.考虑驾驶员特性和道路特性的人—车—路闭环系统更能评价车辆的操纵稳定性,采用"单点预瞄最优曲率"驾驶员模型和蛇行道路模型,在类菱形车二自由度模型的基础上构建了类菱形车闭环系统并进行了仿真分析.通过蛇行试验验证了类菱形车良好的操纵稳定性,并将试验结果与仿真结果进行了对比分析,分析表明,模型仿真结果与试验结果具有很好的一致性.     

纯电动汽车低速转向差速控制模型

针对四个轮毂电机驱动的纯电动汽车,基于高效及简化差速控制技术的思想,利用Mat-lab/Simulink构建了适用于纯电动试验样车的阿克曼转向差速模型.在所建立的模型基础上,仿真研究了纯电动汽车四个车轮在不同转速和转角下的转速特性,并进行了左转向时各个车轮转速的对比、仿真车轮速度与实际车轮速度的对比及差速模型局限性分析.结果表明,所采用的阿克曼差速算法完全满足试验样车转向差速的需求,可为差速控制提供可靠的理论依据.     

扭转梁悬架性能影响因素分析

为了准确研究扭转梁悬架的设计参数与悬架和整车性能的关联性,分析了扭转梁悬架性能的影响因素.建立了扭转梁悬架刚柔耦合模型,详细分析了扭梁开口方向、布置位置、扭转刚度对悬架KC的影响并仿真计算得到KC特性指标与上述参数的非线性关系.总结了悬架性能指标极值情况及设计参数对悬架性能指标影响的显著性.根据双轨车辆运动模型,分析了扭梁开口角度与转向时悬架侧倾特性、左右车轮载荷转移及侧偏角的关系.探明了扭梁开口角度、侧倾中心高度和侧倾角刚度对整车转向特性影响的内在机理.仿真得到稳态及瞬态操稳性能指标与扭梁开口角度在整个设计空间的非线性关系曲线.结果表明:在扭梁开口向下75°左右时,车辆的稳态、瞬态响应特性指标均达到较优.     

轮缘半径对月球车鼓形轮原地转向阻力矩影响分析

为了给月球车的车轮构型设计、运动控制、模拟仿真等提供理论参考,基于地面力学理论,提出鼓形车轮下陷量判断方法,研究了其转向时轮-地接触的剪切特性与推土特性,并建立鼓形车轮原地转向的力学模型.理论分析表明:转向阻力矩随轮缘半径的增加而呈渐近线性增加.轮缘半径越小,车轮的转向阻力矩越小,使鼓形车轮较圆柱车轮具有更好的转向灵活性.利用月球车车轮运动性能测试系统对2种轮缘半径的车轮进行了原地转向实验,实验结果表明了该理论模型的正确性.     

基于CarSim的线控转向汽车理想传动比的设计研究

为设计线控转向汽车的理想转向传动比,以提高汽车转向时的操纵稳定性,基于Car Sim实车模型进行车辆特性化仿真分析,推导了实际横摆角速度增益的计算公式,以此为基础对线控转向系统的变角传动比特性进行分段研究。中低速段采用定增益法,将遗传算法与汽车操纵稳定性评价指标相结合,优化从方向盘转角到汽车响应的固定横摆角速度增益,以作为中低速段理想传动比的设计依据;中高速段提出将横摆角速度增益与侧向加速度增益按可变权重共同控制的方法设计理想转向传动比。通过Car Sim/Simulink联合仿真,选取双移线实验工况、角阶跃实验工况及稳态加速回转实验工况对控制方法进行验证。实验结果表明,基于所提出的实际横摆角速度增益,采用横摆角速度增益与侧向加速度增益相结合的方法分段设计理想传动比,能够减轻驾驶员的转向驾驶负担,提高汽车转向时的操纵稳定性。     

某轿车转向瞬态响应特性仿真分析

根据某型轿车的数模及整车参数,确定了该车拓扑结构,在ADAMS/Car软件中建立了整车虚拟样机模型。参照国标中的转向瞬态响应实车试验方法,在转向盘转角阶跃输入和转向盘转角脉冲输入下,对整车瞬态响应特性进行了虚拟仿真。通过分析仿真结果,预测了该车的转向瞬态响应特性。可知该车在阶跃输入下瞬态响应较好,在脉冲输入下瞬态响应欠佳,可为实车试验及此类问题的设计研究提供参考。并进一步仿真得出了稳态横摆角速度增益的变化曲线,表明该车具有轻微不足转向特性。     

四轮转向车辆的直接横摆力矩控制

将横摆力矩控制(DYC)与四轮转向(4WS)系统相结合,建立侧偏角和横摆角速度具有最佳输出响应的车辆理想模型.采用前馈和反馈控制相结合跟踪理想模型的控制策略,设计出最优控制器,并分别在低速和高速下进行仿真分析.结果表明:四轮转向模型与横摆力矩控制相结合,采用跟踪理想模型的控制策略能够有效地同时控制汽车转向侧偏角和横摆角速度,得到较好的瞬态及稳态响应,有效地减轻驾驶员操纵负担,提高了车辆操纵稳定性.尤其在高速行驶时,仍能获得较好的输出响应,利于提高行车安全性.     

全地形车操纵稳定性建模与仿真

基于三维几何建模软件CATIA和多体动力学软件MSC.Adams,建立了用于操纵稳定性分析的全地形车整车多体动力学模型.参照汽车操纵稳定性试验方法,对全地形车进行稳态回转仿真分析、角阶跃输入仿真分析和单"移线"仿真分析.全地形车的稳态回转特性在低侧向加速度时体现为不足转向,中等侧向加速度时体现为过多转向,高侧向加速度时又表现出不足转向特性,这是由于全地形车采用单摇臂式后悬和后桥单轴驱动.分析表明驾驶员身体的移动能在一定程度上修正稳态回转特性.     

驾驶人转向操纵动态特性的影响因素

针对驾驶人模型建模中驾驶人的感知、决策和操纵3个关键行为,通过对转向盘转角进行傅里叶变换,在频域上分析行驶轨迹和车速对驾驶人转向操纵动态特性的影响。采用Matlab建立了人车闭环仿真模型,分别在低速60km/h和高速100km/h下进行了蛇形试验和双移线试验仿真,并且在湖州的普通公路和高速公路上进行了实车试验,对比了直线行驶与弯道行驶下的驾驶人转向操纵动态特性。研究结果表明:随着速度增加转向盘转动频率增加,频率成分越高,转向修正幅度越大;在相同速度、不同弯道转角时,转向频率分布基本相同,但是随着弯道转角的增加,转向盘转角幅值明显增大;直线行驶工况下,转向盘转角幅值明显降低。综合分析,道路线型和行驶车速对转向盘转角动态特性影响较大。     

FSC赛车转向梯形机构断开点仿真与优化设计

为减小某赛车转向时前轮的磨损,利用ADAMS/CAR软件,建立了某FSC赛车前悬架和转向系统的多体动力学模型,并进行了前轮同向跳动仿真和转向仿真.借助于ADAMS/INSIGHT,选取设计变量,设置约束条件,建立目标函数,对双横臂独立悬架的断开式转向梯形机构的断开点位置进行了优化设计后,再次进行双轮同向跳动和转向仿真分析.仿真结果表明,优化后的车轮前束角随车轮上下跳动的变化量明显减小,转向特性曲线更加接近理想转向特性曲线,减少了转向时的前轮磨损.     

轮毂驱动电动汽车转向行驶时驱动方案的研究

相比于市面上已比较成熟的中央电机驱动电动汽车,轮毂驱动电动汽车底盘更加简单,省去传统的传动链,每个车轮分别由一独立电机直接驱动。如此一来,汽车转向行驶时,车轮之间的差速,就必须通过控制各电机的输出转速来进行控制。以装有完整齿轮齿条转向机构的全轮毂驱动四轮电动汽车为研究对象,结合传统四轮驱动汽车,转向行驶时四轮的速度关系,分别对两轮转向和四轮转向两种情况下的驱动方案进行研究。     

菱形新概念车制动过程中方向稳定性分析

建立了菱形新概念车制动过程中的动力学模型.通过simulink仿真计算,模拟出车轮不同顺序先后抱死时菱形新概念车在干扰力和干扰力矩作用下的质心横向位移和航向角.仿真结果表明,在干扰作用下,当中轮最先抱死后,若后轮比前轮提前抱死后,则整车将出现航向角和横向位移迅速增大的不稳定工况;若后轮最先单独抱死,则情况加剧.提出了避免失稳的解决方法,为菱形新概念车制动系统的设计提供了理论依据.     

独立轮电液伺服转向系统数学建模与验证

针对独立轮电液助力转向系统结构简单、控制灵活,可满足传统单自由度梯形转向机构实现多轴车辆蟹行、原地转向、横移等特殊工况要求的情形,建立阀控单缸独立轮电液助力转向系统拉格朗日动力学模型.根据实际重型车辆转向系统搭建了1∶1实验台架,并基于dSPACE和硬件在环设计动力学模型实验验证方案.通过给定包括手动随机信号在内的多种输入信号,对比动力学模型和实验台架,得到反馈转角、压力和跟踪误差曲线.实验结果表明,转向角度、转向缸两腔压力等曲线匹配良好,验证所建动力学模型的正确性.该模型可为今后独立轮电液伺服转向系统的非线性控制与分析提供参考.     

基于LQR的四轮转向汽车控制方法

用选定的加权系数将轮胎较大侧偏刚度和轮胎较小侧偏刚度的车辆状态方程关联起来,并应用了线性二次型最优控制理论(LQR)设计了综合考虑轮胎非线性特征的四轮转向线性二次型最优综合控制算法;用Matlab/Simulink和Carsim建立了联合仿真模型对所设计的控制算法的控制效果进行了验证. 仿真结果表明:在低附着系数路面进行车道变换行驶时,基于定轮胎侧偏刚度LQR线性控制的四轮转向汽车与前轮转向汽车相比具有更加优越的操控性能;基于非线性轮胎侧偏刚度LQR权系数控制的四轮转向汽车比定轮胎侧偏刚度LQR线性控制的四轮转向汽车要有较好的操控性能.      

轿车转向杆系的优化设计

汽车转向杆系的设计对轮胎的磨损和车辆的操纵稳定性都有一定的影响。在对轿车转向杆系进行优化设计的过程中,运用位移矩阵法对MacPherson式悬架和齿轮齿条式转向系统的转向杆系进行了空间运动学分析,给出了前轴内、外轮转角关系的计算方法。综合考虑转向速比、轮胎的磨损及车辆的操纵稳定性要求提出了优化目标函数,并采用可变容差法进行求解。开发了悬架的运动分析及转向杆系的优化设计程序。运用该程序对一例实际车型进行了计算,其结果与试验值符合较好,表明该优化设计方法具有较高的准确性及一定的工程应用价值。     

四轮毂电机独立驱动车辆转向电子差速控制

对四轮毂电机独立驱动车辆全轮转向电子差速控制策略进行研究.通过对转向运动学进行分析,建立了3自由度转向动力学模型,构建了四轮毂电机独立驱动车辆电子差速控制系统,提出了神经网络PID(NNPID)电子差速转速转矩综合控制策略,计算四轮目标转速,采用4个神经网络PID控制器,协调分配四轮毂电机的转矩,实现电子差速控制的转向.对于不同给定转向角和车速的仿真结果表明,该策略可以提高车辆低速转向的操控性和平稳性.     

车身侧偏角实用算法仿真

研究了车辆稳定性控制系统中车身侧偏角的算法,建立了15自由度整车模型,其中包括车身的6个自由度,4个车轮的旋转和垂直运动自由度以及前轮转动自由度.根据方向盘转角、整车侧向加速度、横摆角速度及其变化率求得前、后轴侧向力进而求得前、后轴中心处侧偏角;根据横摆角速度、前、后轴中心处侧偏角求取整车的车身侧偏角.仿真结果表明,该算法能够在不同附着路面上,在较大车身侧偏角范围内准确求得整车车身侧偏角.     

基于前后轮联动转向的菱形客车操纵稳定性研究

根据菱形客车底盘布置的特殊性,建立了前后轮联动转向的二自由度操纵模型.在此基础上,推导出菱形客车的稳定性因数,从而确定了满足不足转向的条件;同时还分析了菱形客车的操纵稳定性以及整车参数变化对其产生的影响.结果表明:菱形客车的操纵稳定性受整车质量影响较小,而受前后轴轴距和整车质心位置的影响较大.不足转向条件和各参数变化对整车操纵稳定性的影响规律将有助于菱形客车的总体设计,具有较好的工程参考意义.     

转向工况下汽车悬架系统动力学特性仿真

文章从转向对悬架系统影响的角度出发,建立了转向工况下的1/4汽车动力学模型及仿真模型。通过模拟路面输入,在不同车轮转角和车速等行驶工况下进行了大量的仿真计算。仿真结果表明,不同车速和车轮转角所产生的不同侧偏力,对车身垂直加速度、悬架动挠度和轮胎动载荷的变化有较大影响,随着车速提高和车轮转角增大,侧偏力也随之增大,致使其加速度等输出响应变化更为显著。     

行星齿轮转向桥的设计与分析

汽车的转向性能主要由车轮转向半径所决定,为提升汽车转向性能,提出了一种基于行星轮系的汽车转向机构—行星齿轮转向桥。该转向桥利用轴转向代替传统的轮转向,达到减小汽车转向半径的目的。本文利用相关性能指标对比分析了轴转向与轮转向的转向性能。同时对行星齿轮转向桥进行结构与参数设计,并利用ANSYS对转向桥相关部件进行静力学分析,探究其结构可靠性。最后利用MATLAB进行动态分析,对转向桥理论研究进行结果验证。结果表明:采用轴转向的行星齿轮转向桥相较于传统轮转向能够有效减小汽车转向半径、提升汽车灵活性。