多轮驱动车辆速差转向轮胎的切向与侧向联合模型

为研究轮式速差转向车辆在转向过程中轮胎的工作状态,通过基于二维载荷分布规律的轮胎侧偏特性的一般理论模型对速差转向车辆的轮胎进行分析,推导并建立了轮胎的切向与侧向联合模型,并利用该模型分析车辆结构参数对轮胎力学特性的影响. 结果表明:在小半径转向情况下,印迹长度对侧向力影响较大.      

基于复合滑移轮胎模型的车辆横纵协同优化控制

极限工况下,车辆纵向侧向运动存在严重的耦合,传统的纵向或侧向主动安全控制技术难以保证车辆的操纵性能。基于复合滑移LuGre轮胎模型,提出了一种车辆横纵耦合协同优化控制器。建立了车辆侧向动力学模型,它能够反映出轮胎滑移率和侧偏角耦合特性对汽车侧向力的影响。然后,在预测控制框架下,设计车辆横纵耦合协同优化控制器,跟踪期望的横摆角速度和侧向速度,抑制滑移率,保证低附着路面下的车辆操纵稳定性。通过CarSim和MATLAB/Simulink的联合仿真,与基于纯侧偏轮胎模型的控制器控制性能进行对比,结果表明:所提出的控制器能够通过更少的输出扭矩更好地跟踪期望横摆角速度,抑制侧向速度,降低滑移率。     

利用模态参数模型研究轮胎稳态侧偏特性

轮胎稳态侧偏特性模型是轮胎力学模型的一个重要组成部分。在静垂直模型基础上利用轮胎的侧向模态参数建立了轮胎稳态侧偏特性模型。对轮胎进行侧向激振试验得到轮胎的侧向模态参数,依据轮胎侧偏时印迹的几何变形及模态参数建模的思想,得到了侧向力分布。并由此推导出侧向力、回正力矩及侧偏刚度和松驰长度的计算表达式。计算在不同摩擦因数下的侧向力和回正力矩,结果与文献中的试验结果定性符合。而将结果转化为量纲为１的形式后与Ｆｉ－ａｌａ和桥石模型比较,结果表明两者拟合较好。     

考虑车辆侧偏刚度变化的MPC稳定性控制方法

针对侧向行驶车辆易发生转向失稳，构建了一种考虑轮胎侧偏刚度变化的车辆稳定性控制方法，以避免轮胎侧向力饱和，提高行车安全性.采用前、后轴轮胎侧偏角分段拟合方法建立轮胎侧偏刚度拟合模型，将拟合过的侧偏刚度引入到车辆动力学模型中，准确描述车辆当前的动态性能.为了避免轮胎侧向力饱和引起的转向失稳，本文提出一种基于模型预测控制(model predictive control, MPC)算法的前后轴约束的轮胎侧偏角的车辆稳定性控制方法，以优化车辆的转向性能.仿真结果表明，车辆稳定性控制方法能够将前后轴的轮胎侧偏角抑制在一定范围内，根据侧偏刚度的变化，避免车辆侧滑现象的发生，提高了车辆的稳定性.     

基于轮胎力学特征的轮胎磨损主因子仿真分析

为了量化分析车辆在不同运动状态下轮胎的磨损程度,通过研究轮胎磨损模型,提出了基于轮胎力学特征的轮胎纵向磨损主因子和侧向磨损主因子,建立了基于"魔术公式"轮胎模型的轮胎纵向磨损主因子和侧向磨损主因子模型。通过对纯制动和纯转弯两种工况下轮胎磨损主因子的仿真分析,得出了滑移率、侧偏角、垂直载荷、纵向力、侧向力与纵向磨损主因子和侧向磨损主因子关系曲线。利用轮胎磨损主因子模型的仿真结果,为定量地分析不同运动状态下轮胎的磨损程度提供可靠依据,对延长轮胎的使用寿命具有重要意义。     

基于载荷非均匀分布的轮胎侧偏特性研究

为了研究速差转向过程中的轮胎工作状态,提出了一种基于二维载荷分布规律的轮胎侧偏特性的一般理论模型.根据此模型对速差转向车辆的轮胎工作状态进行分析,推导侧向力及回正力矩表达式,提出了起滑曲线的概念,并给出了相应的简化方法.分析表明,在考虑轮胎横向载荷非均匀分布的情况下,轮胎侧偏特性与以往的横向平均载荷分布模型存在较大差别.     

非稳态轮胎侧偏特性仿真的数值算法

根据非稳态条件下轮胎侧向力与回正力矩的理论表达式,给出了轮胎侧偏特性在空间域与频率域仿真的４ 种基本数值算法。基于这些算法可以实现各种复杂工况或极限工况下的轮胎非稳态侧向力、回正力矩及侧偏频率响应的数值计算,这些算法以及仿真数据还可以用于车辆动力学分析与仿真。     

轮胎高速直线稳定性研究

针对不同型号的轮胎进行力学特性试验,建立轮胎模型和车辆动力学模型。实验结果显示,所建模型是正确的,可以进行车辆操纵稳定性仿真实验。通过中心区和回正性仿真试验,研究不同轮胎对车辆直线性的影响。在中立感实验中,轮胎的侧偏刚度越大,侧向加速度、横摆角速度和侧倾角越小。在回正实验中,轮胎的侧偏刚度越大,方向盘转角、横摆角速度和侧倾角的残余越小。仿真结果显示不同侧偏特性的轮胎表现出不同的直线稳定性。     

轮胎动力学模型的建立与仿真分析

分析了各种常用轮胎模型的特点与应用范围,根据汽车操纵动力学研究的需要,在Matlab／Simulink中运用“魔术公式”建立了轮胎动力学模型,并对汽车轮胎力与纵向滑移率,纵向力、侧向力及回正力矩与纵向滑移率、侧偏角、垂直载荷的关系等轮胎特性进行了仿真分析,结果表明,“魔术公式”轮胎动力学模型可以较好地模拟轮胎的动力学特性,满足整车动力学研究的需要．     

轮胎滑移能量在电动汽车控制中的应用研究

针对四轮驱动电动汽车力矩分配问题,提出了一种考虑轮胎滑移能量的四轮驱动电动汽车控制结构与力矩分配方法.该方法将高级底盘控制HCC结构与最优控制相结合,在HCC结构的基础上,将车辆侧向力的控制从HCC结构中分离,通过最优控制车辆主动前轮转向和直接横摆力矩来实现车辆的稳定行驶.提出了一种适用于HCC结构的增量型最小化滑移能量力矩分配方法,并基于UniTire滑移能量模型进行了相关的动力学仿真.结果表明在不控制前轮转向和横摆力矩的情况下车辆是失稳的,而采用文中所提结构结合最小化轮胎负荷率或最小化轮胎滑移能量是可以保证车辆侧向稳定的.