汽车系统动力学与仿真5.ppt

规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院第第5章章 汽车操纵动力学与仿真汽车操纵动力学与仿真5.1 汽车操纵稳定性的评价汽车操纵稳定性的评价5.2 三轴全轮转向汽车操纵稳定性数学模型三轴全轮转向汽车操纵稳定性数学模型5.3 汽车稳态响应汽车稳态响应5.4 汽车瞬态响应汽车瞬态响应5.5 三轴全轮转向汽车操纵稳定性仿真三轴全轮转向汽车操纵稳定性仿真5.6 多轮转向汽车控制目标和控制技术多轮转向汽车控制目标和控制技术5.7 三轴全轮转向汽车最优控制三轴全轮转向汽车最优控制5.8 三轴全轮转向汽车模糊控制三轴全轮转向汽车模糊控制5.9 基于基于ADAMS的三轴前轮转向汽车操纵稳定性仿真的三轴前轮转向汽车操纵稳定性仿真 第 1 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院5.1汽车操纵稳定性的评价汽车操纵稳定性的评价5.1.1 汽车操纵稳定性评价的基本概念汽车操纵稳定性评价的基本概念5.1.2 汽车稳态回转试验评价汽车稳态回转试验评价5.1.3 汽车转向回正试验评价汽车转向回正试验评价5.1.4 汽车转向轻便性试验评价汽车转向轻便性试验评价5.1.5 汽车转向瞬态响应试验评价汽车转向瞬态响应试验评价5.1.6 汽车蛇行试验评价汽车蛇行试验评价5.1.7 汽车操纵稳定性综合评价汽车操纵稳定性综合评价 第 2 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院5.1.1汽车操纵稳定性评价的基本概念汽车操纵稳定性评价的基本概念1指令反应评价和扰动反应评价指令反应评价和扰动反应评价汽车行驶时，对汽车的输入主要来自二方面，一方面来自驾汽车行驶时，对汽车的输入主要来自二方面，一方面来自驾驶员的指令输入，另一方面来自地面不平或风的扰动输入。

对驶员的指令输入，另一方面来自地面不平或风的扰动输入对转向盘处驾驶员指令输入的评价称为指令反应评价；对车轮或转向盘处驾驶员指令输入的评价称为指令反应评价；对车轮或车身处外界扰动输入的评价称为扰动反应评价车身处外界扰动输入的评价称为扰动反应评价2力输入反应评价和角输入反应评价力输入反应评价和角输入反应评价对驾驶员通过力输入控制汽车转向运动的评价称为力输入反对驾驶员通过力输入控制汽车转向运动的评价称为力输入反应评价；对驾驶员通过角输入控制汽车转向运动的评价称为角应评价；对驾驶员通过角输入控制汽车转向运动的评价称为角输入反应评价，它们都属于指令反应评价输入反应评价，它们都属于指令反应评价第 3 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院5.1.1汽车操纵稳定性评价的基本概念汽车操纵稳定性评价的基本概念3不同不同“工作点工作点”下的评价下的评价汽车行驶条件复杂多变，如存在车速不同、路面附汽车行驶条件复杂多变，如存在车速不同、路面附着条件不同、行驶工况不同等。

从全面评价的观点来着条件不同、行驶工况不同等从全面评价的观点来看，应对各种车速、各种路面和各种可能达到的侧向看，应对各种车速、各种路面和各种可能达到的侧向加速度下的汽车操纵稳定性进行评价所谓加速度下的汽车操纵稳定性进行评价所谓“工作点工作点”就是指由这种工况变量所确定的三维空间的点就是指由这种工况变量所确定的三维空间的点第 4 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院5.1.1汽车操纵稳定性评价的基本概念汽车操纵稳定性评价的基本概念4线性区评价和非线性区评价线性区评价和非线性区评价实际上，汽车是一个非线性复杂系统，但为了分析问题的方实际上，汽车是一个非线性复杂系统，但为了分析问题的方便，把它分为线形区和非线性区汽车在附着系数较大的路面便，把它分为线形区和非线性区汽车在附着系数较大的路面上作小转向运动，认为是线性区评价；汽车在附着系数较小的上作小转向运动，认为是线性区评价；汽车在附着系数较小的路面作大转向运动，认为是非线性区评价线性区评价是基本路面作大转向运动，认为是非线性区评价。

线性区评价是基本的，汽车经常行驶性区，是保障汽车具有良好操纵稳定性的，汽车经常行驶性区，是保障汽车具有良好操纵稳定性的基础；非线性区评价是重要的，汽车在非线性区工作会使操的基础；非线性区评价是重要的，汽车在非线性区工作会使操纵稳定性严重恶化，重大交通事故往往发生在非线性区纵稳定性严重恶化，重大交通事故往往发生在非线性区第 5 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院5.1.1汽车操纵稳定性评价的基本概念汽车操纵稳定性评价的基本概念5稳态评价和动态评价稳态评价和动态评价所谓稳态是指没有外界扰动、车速恒定、转向盘上的指令固所谓稳态是指没有外界扰动、车速恒定、转向盘上的指令固定不变，汽车的输出运动达到稳定平衡的状态汽车达到稳态定不变，汽车的输出运动达到稳定平衡的状态汽车达到稳态状态的评价称为稳态评价，稳态状态在汽车的实际运行中很少状态的评价称为稳态评价，稳态状态在汽车的实际运行中很少出现汽车从接收转向指令或扰动指令开始到达到稳态状态之出现汽车从接收转向指令或扰动指令开始到达到稳态状态之前的运动评价称为动态评价。

前的运动评价称为动态评价稳态不存在操纵稳定性问题，所有的操纵稳定性问题都是动稳态不存在操纵稳定性问题，所有的操纵稳定性问题都是动态反应问题之所以对汽车进行稳态评价，是因为稳态评价比态反应问题之所以对汽车进行稳态评价，是因为稳态评价比较容易，动态评价比较困难，通过稳态评价可以对汽车动态特较容易，动态评价比较困难，通过稳态评价可以对汽车动态特性有初步的了解，例如，一定的稳态特性是使汽车具有良好动性有初步的了解，例如，一定的稳态特性是使汽车具有良好动态特性的必要条件；稳态试验可以比较安全地达到非线性区，态特性的必要条件；稳态试验可以比较安全地达到非线性区，甚至可到达侧滑极限，而动态试验很难达到甚至可到达侧滑极限，而动态试验很难达到第 6 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院5.1.1汽车操纵稳定性评价的基本概念汽车操纵稳定性评价的基本概念6开环评价和闭环评价开环评价和闭环评价开环评价是指不考虑驾驶人特性、只考虑汽车本身特性的评价，是试验开环评价是指不考虑驾驶人特性、只考虑汽车本身特性的评价，是试验评价的主要手段；闭环评价是既考虑驾驶人特性、又考虑汽车本身特性的评价的主要手段；闭环评价是既考虑驾驶人特性、又考虑汽车本身特性的评价，更能全面评价汽车转向操纵特性。

但由于驾驶人特性因人而异，并评价，更能全面评价汽车转向操纵特性但由于驾驶人特性因人而异，并可因训练而改变，很难表达成准确而统一的特性可因训练而改变，很难表达成准确而统一的特性第 7 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院5.1.1汽车操纵稳定性评价的基本概念汽车操纵稳定性评价的基本概念7主观评价和客观评价主观评价和客观评价主观评价法就是感觉评价，其方法是让试验评价人员，根据主观评价法就是感觉评价，其方法是让试验评价人员，根据试验时自己的感觉来进行评价，按规定的项目和评分办法进行试验时自己的感觉来进行评价，按规定的项目和评分办法进行评分，属于闭环评价；客观评价法是通过测试仪器测出表征性评分，属于闭环评价；客观评价法是通过测试仪器测出表征性能的物理量，如横摆角速度、侧向加速度、侧倾角及转向力等，能的物理量，如横摆角速度、侧向加速度、侧倾角及转向力等，来评价操纵稳定性的方法来评价操纵稳定性的方法目前针对汽车操纵稳定性的评价指标繁多，有来自国际标准目前针对汽车操纵稳定性的评价指标繁多，有来自国际标准化组织（化组织（ISO）关于乘用车和商用车的汽车操纵稳定性试验的）关于乘用车和商用车的汽车操纵稳定性试验的标准，我国国家标准标准，我国国家标准QC/T 480一一1999汽车操纵稳定性指标汽车操纵稳定性指标限值与评价方法限值与评价方法规定了规定了6个标准试验限制指标参考范围。

个标准试验限制指标参考范围第 8 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院5.1.2汽车稳态回转试验评价汽车稳态回转试验评价汽车稳态回转试验是通过改变侧向加速度，以一定汽车稳态回转试验是通过改变侧向加速度，以一定车速在固定半径的圆弧上行驶，从而对汽车的不足转车速在固定半径的圆弧上行驶，从而对汽车的不足转向及过度转向特性、侧倾特性、最大侧向加速度、保向及过度转向特性、侧倾特性、最大侧向加速度、保舵力等进行评价的试验改变侧向加速度可采用定半舵力等进行评价的试验改变侧向加速度可采用定半径法、定转向盘连续加速法及定车速法实现径法、定转向盘连续加速法及定车速法实现汽车稳态回转试验是按中性转向点侧向加速度、不汽车稳态回转试验是按中性转向点侧向加速度、不足转向度和车箱侧倾度三项指标进行评价计分足转向度和车箱侧倾度三项指标进行评价计分第 9 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院5.1.2汽车稳态回转试验评价汽车稳态回转试验评价中性转向点是指使汽车前、后轮产生同一侧偏角的侧向力作中性转向点是指使汽车前、后轮产生同一侧偏角的侧向力作用点。

用点中性转向点侧向加速度值定义为汽车前、后桥侧偏角差与侧中性转向点侧向加速度值定义为汽车前、后桥侧偏角差与侧向加速度关系曲线上，斜率为零处的侧向加速度值在所试的向加速度关系曲线上，斜率为零处的侧向加速度值在所试的侧向加速度值范围内，未出现中性转向点时，中性转向点侧向侧向加速度值范围内，未出现中性转向点时，中性转向点侧向加速度值用最小二乘法按无常数项的三次多项式拟合曲线进行加速度值用最小二乘法按无常数项的三次多项式拟合曲线进行推算中性转向点侧向加速度值的评价计分值为：中性转向点侧向加速度值的评价计分值为：第 10 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院5.1.2汽车稳态回转试验评价汽车稳态回转试验评价不足转向度按汽车前、后桥侧偏角差值与侧向加速度关系曲不足转向度按汽车前、后桥侧偏角差值与侧向加速度关系曲线上侧向加速度值为线上侧向加速度值为2ms2处的平均斜率（纵坐标值除以横处的平均斜率（纵坐标值除以横坐标值）计算，其评价计分值为：坐标值）计算，其评价计分值为：第 11 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEER。