基于稳定域的车辆操纵稳定性控制策略评价

提出了应用稳定域评价车辆操纵稳定性控制策略效果的方法。建立了包含Pacejka轮胎魔术公式车辆三自由度非线性动力学模型,通过仿真和实车试验对比验证了模型的有效性。基于车辆非线性动力学模型,分析了车辆不同前轮转角条件下的相平面平衡点变化特性,获得了不同速度情况下的车辆稳态前轮临界转角。在构建车辆系统二次型函数的基础上,利用Lyapunov法和车辆系统稳定特性确定了车辆空间稳定域。基于经典的四轮转向和直接横摆力矩控制策略,从稳定域角度对控制策略效果进行了评价。车辆在满载条件下的蛇形仿真结果表明:应用上述方法确定的车辆行驶稳定域能够较好地表征车辆系统稳定性;稳定域是评价车辆稳定性控制策略的有效方法。     

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。     

多涡卷超混沌系统的设计与性能分析

为了设计性能优越的多涡卷超混沌系统,采用理论分析和数值仿真方法,通过设计一个连续的非线性函数,得到了6阶超混沌系统的单方向与网格多涡卷吸引子模型。通过吸引子相图、Lyapunov指数谱、分岔图、Poincaré截面和复杂度等,分析了多涡卷超混沌系统的动力学特性。研究结果表明:多涡卷超混沌吸引子具有丰富的动力学特性,仿真结果与理论分析结果一致,表明了多涡卷超混沌系统设计方法的有效性和设计模型的正确性。     

某牵引车多体系统动力学建模与仿真

利用多体理论对某牵引车建立了整车非线性系统动力学模型，模型中将钢板弹簧离散为多个无质量Timoshenko梁连接的柔性体，以模拟钢板弹簧的非线性特性，将整车模型在方向盘正弦输入下进行仿真的结果表明，车辆的操纵性能与方向盘输入有较好的跟随性，但由于非线性特性的影响而存在滞后现象，同时载荷转移使得车辆转弯时内侧的侧向力比外侧的侧向力小，且变化相对平缓，该模型较好地反映了车辆实际运行的动力学特性，其建模方法可以应用于其他计及非线性效应车辆的动力学响应的研究。     

基于向量Lyapunov函数方法的顾前顾后型车辆跟随控制

采用固定车辆间距跟随策略,研究考虑前后车辆信息的"顾前、顾后"型自动化公路系统车辆纵向跟随控制.假定被控车辆能获得前后相邻车辆及车队领头车辆的状态信息,基于非线性车辆纵向动力学模型,设计了车辆跟随系统的纵向滑模控制规律;应用向量Lyapunov函数方法和比较原理,对一类无限维非线性关联系统的稳定性进行研究,在假定系统满足全局Lipschitz条件的情况下,以孤立子系统的稳定性条件为基础,得到该类非线性关联系统指数稳定性充分判据;基于该稳定性判据,对"顾前、顾后"型车辆跟随系统的稳定性进行分析,得到系统控制参数的收敛区域.研究结果表明:设计的车辆纵向跟随控制规律能使车辆速度误差和间距误差具有较快的收敛速度.     

低地板有轨电车液压防折弯系统刚度特性及其影响研究

研究的液压防折弯系统是新型低地板有轨电车的二系悬挂装置,其主要用来提高有轨电车的曲线通过能力。通过理论分析,公式推导,建立了该系统的刚度模型,并研究了该模型的刚度特性,得到了该系统的非线性刚度特性。同时,建立了简化的单铰接低地板有轨电车的动力学模型,并与液压防折弯系统相结合,组成了具有液压防折弯系统刚度特性的低地板有轨电车模型。最后,对该模型曲线通过进行了仿真计算,验证了液压防折弯系统可以使得有轨电车进入曲线时前后车辆摇头角转向相同,具有跟随性。     

基于Lyapunov的客车稳定域估计

针对平面稳定域在评价车辆稳定性方面的不足,提出了客车空间稳定域的一种估计方法.建立了包含Pacejka轮胎魔术公式的客车三自由度非线性动力学模型,通过仿真和实车试验对比验证了所建模型的有效性.基于客车非线性动力学模型,构建了系统Jacobian矩阵,应用霍尔维茨(Hurwitz)判据分析了车辆系统稳定性随前轮转角变化情况以及车辆的临界状态.在构建客车系统二次型能量函数的基础上,利用Lyapunov法和车辆系统稳定特性确定了客车空间稳定域.客车在满载条件下的蛇形试验结果表明:应用上述方法确定的客车行驶稳定域能够较好地表征车辆系统稳定性,可为客车操纵稳定性评价和控制提供有益参考.     

色噪声激励下非线性随机经济周期模型及其稳定性分析

针对经济变量之间的非线性关系和不确定因素对经济系统的随机干扰问题,根据Goodwin消费函数和Puu函数建立了色噪声激励下的非线性动力学经济周期模型,利用统一色噪声近似原理和等效非线性化方法将模型进行了简化,由此得到了一个等效非线性白噪声模型,以获取判断动力系统稳定性的最大Lyapunov指数。研究结果表明,最大Lyapunov指数与噪声的自相关时间、边际消费率及噪声强度有关。当最大Lyapunov指数的正、负号发生变化时,系统的稳定性也随之改变。若将突发战争、国家宏观经济政策调控等经济系统的外干扰看作色噪声,边际消费作为模型参数,则在边际消费率较小的情况下可以通过加大对经济系统的干预,如国家的经济政策调整等,来稳定经济系统的发展状态。该研究结果可为实现宏观经济的持续增长研究提供参考。     

无人驾驶车转向系统自抗扰控制的研究

针对无人驾驶车转向系统具有一定的非线性,工作载荷变化大,易受外界干扰影响的特点,在分析转向系统动力学特性的基础上,依据自抗扰控制技术,设计了二阶自抗扰控制器．采用七自由度非线性车辆模型进行仿真研究,结果表明：二阶自抗扰控制器可以有效实现转向系统转角的控制,且具有较高的精度、更宽的控制范围以及很强的鲁棒性．     

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.     

改进型Sprott-A系统隐藏吸引子的参数特性

将一非线性函数引入到系统中得到改进型的Sprott-A模型,通过选取非线性函数为正弦函数,可以得到多滚动隐藏吸引子,通过系统相轨道、时间演化及Lyapunov指数的计算,分析了系统的动力学特性,研究了系统参数对滚动隐藏吸引子变化的影响.最后,使用Multisim软件设计了系统的电路图,得到的波形图与对应的相轨迹图相同.     

基于QR分解的Duffing系统Lyapunov指数求解方法

Lyapunov指数衡量了非线性轨迹的稳定性和非线性系统的动力学特性,常作为判断Duffing系统混沌态和大尺度周期态的依据.根据Lyapunov指数的特征,Duffing系统的策动项采用正弦函数替代余弦函数方式,提出了一种基于QR分解的Duffing系统Lyapunov指数的求解方法.Matlab仿真结果表明了该算法的正确性、可靠性和有效性.     

一个新4维超混沌系统的行为特性及其同步

提出了一个新的4维超混沌系统, 并对该系统的基本动力学特性进行了深入研究, 得到系统的Lyapunov维数, 给出了系统的时域图、相图、最大Lyapunov指数谱及其分岔图, 并用非线性反馈控制方法实现了该超混沌系统的同步. 根据系统的稳定性理论, 得到了非线性反馈控制器的结构和系统达到混沌同步时反馈控制增益的取值范围, 数值模拟结果验证了该方法的正确性.     

一个新自治系统的混沌控制与同步

构造了一个结构简单的三维连续自治系统,利用理论分析和相图、Lyapunov指数谱和分岔图等非线性动力学分析方法,研究了该自治系统的一些基本动力学特性.分析结果表明,当参数变化时该系统表现出丰富的动力学行为.最后研究了该自治系统的控制和同步问题,并给出了数值模拟结果.     

考虑非线性特征的4WS车辆滑模鲁棒稳定性控制

为了系统地分析非线性四轮转向车辆的动力学行为,并同时考虑实际车辆运行工况的复杂性,建立了具有非线性特征的四轮转向车辆动力学模型.选择质心侧偏角和横摆角速度作为控制变量,基于滑模控制理论和最优反馈控制理论,分别设计控制器抑制外部扰动;在J-turn的操纵模式下,比较2种控制算法的优越性,基于Matlab/Simulink环境下实现仿真结果的对比.结果表明,滑模控制下四轮转向车辆具有更优的操纵性能,将质心侧偏角控制在稳定范围内,并能较好地跟踪车辆的期望横摆角速度,可较理想地提高高速环境下四轮转向的抗干扰能力.     

一个切换多涡卷混沌系统的研究及其电路仿真

利用非线性函数切换的方法,提出了一个新的多涡卷混沌系统;并且分析了该系统的平衡点、分岔图和Lyapunov指数等动力学特性,采用Multisim电路仿真软件设计了可实现该切换混沌系统的仿真电路。理论分析、计算机仿真和电路仿真结果证实了该方法的可行性。     

基于微分几何法的半主动油气悬架LQR控制

为了对某工程车辆半主动悬架的油气弹簧进行有效控制,分析了油气弹簧弹性力和阻尼力的非线性特性,建立了车辆半主动油气悬架非线性动力学模型.提出了应用微分几何理论并经过非线性状态反馈变换的方法,对半主动悬架非线性系统进行精确线性化,利用线性二次型调节器实现了非线性状态反馈最优控制,并用Matlab/Simulink编程进行仿真实验.仿真得出半主动油气悬架与被动油气悬架相比,显著地提高了车辆的平顺性.研究结果表明此方法可为车辆悬架控制的研究提供参考.     

基于线性二自由度模型的多轴车辆转向特性仿真

在重型多轴车辆智能化、无人化的发展趋势下,需要开展车辆横向动力学研究.针对某六轴车辆,通过建立多轴车辆线性二自由度转向模型,开展转向特性稳态分析和瞬态分析.仿真结果定性地表明采用多轴转向技术能够有效提升车辆转向机动性,为后续转向控制器设计提供了理论支撑.     

基于Lyapunov函数球杆系统的设计

本文以球杆系统作为非线性被控对象,采用Lagrange法分别构建非线性动力学模型,并通过虚拟反馈输入法简化模型.本文构造一种基于Lyapunov函数状态反馈的稳定性控制.最后,在Simulink平台上对本文的控制策略进行了仿真实验,并与其它控制策略进行对比,验证了本文方法的有效性.     

多轴转向车辆模型跟踪控制分析

为降低对多轴转向车辆的控制难度,在考虑前轴机械转向对车辆转向性能的影响的基础上,对多轴转向车辆动力学模型进行了改进,将前轴车轮转角隐含到控制变量中;在改进的动力学模型的基础上,利用模型跟踪控制理论结合极点配置方法对多轴转向车辆进行了分析,得到车辆在不同车速情况下的横摆角速度和质心侧偏角的瞬态响应和频域特性.分析结果表明,利用模型跟踪方法对车辆进行控制,能获得较理想的跟踪效果,车辆在高速时瞬态响应没有超调量,响应时间缩短,提高了车辆在高速时的稳定性.