本文關鍵詞：車輛穩(wěn)定性五自由度模型的有效性驗證及車隊穩(wěn)定時距預測　出處：《吉林大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 車輛動力學 操縱穩(wěn)定性 驅動轉向 制動轉向 滾動阻力 穩(wěn)定時距

【摘要】：汽車在高速轉向條件下行駛時,駕駛員的持續(xù)加速、猛收加速踏板或猛踩制動踏板等操作都會引起車輛系統(tǒng)的嚴重側滑、橫擺等不穩(wěn)定運動,從而導致嚴重交通事故的發(fā)生。為了降低極限工況下的交通事故率,實現該條件下車輛系統(tǒng)的穩(wěn)定性控制,開展了很多基于非線性車輛和輪胎模型的車輛系統(tǒng)穩(wěn)定性分析和控制的研究工作,并取得了很多新的理論研究成果。其中,具有代表性的五自由度穩(wěn)定性分析模型,能夠分析驅動和轉向對操縱穩(wěn)定性的影響,具有很好的理論解釋能力和工程應用前景,但是受車輛穩(wěn)定性試驗的高危險性限制,五自由度模型僅采用仿真實驗的方法進行了模型的有效性驗證,缺乏物理試驗驗證。解決五自由度穩(wěn)定性模型的有效性驗證問題,成為制約穩(wěn)定性研究理論成果推向工程實踐的主要瓶頸。因此,本文選擇五自由度穩(wěn)定性模型的有效性驗證作為主要研究工作,并將經過有效性驗證的車輛五自由度穩(wěn)定性模型引入車隊跟隨行駛系統(tǒng)中,進行車隊穩(wěn)定時距的預測,推動五自由度穩(wěn)定性模型進入工程應用。主要研究內容如下:(1)分別在驅動和制動兩種工況下分析高速轉向車輛系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在驅動工況下,引入車輛系統(tǒng)五自由度非線性模型,研究驅動力矩的變化對高速轉向車輛系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。在發(fā)動機制動工況下首先引入發(fā)動機制動力矩的解析表達,建立針對發(fā)動機制動工況的車輛系統(tǒng)五自由度模型。在所建立的發(fā)動機制動工況下的五自由度車輛模型通過驗證的基礎上,同樣分析發(fā)動機制動工況下高速轉向行駛車輛的穩(wěn)定性問題。最后,采用龐加萊截面和功率譜密度數值識別方法證明兩種工況下高速轉向車輛系統(tǒng)的混沌運動,并揭示車輛系統(tǒng)的失穩(wěn)機理。(2)針對五自由度車輛模型在發(fā)動機制動工況下仿真運動狀態(tài)與實際車輛運動狀態(tài)不相符的問題,引入滾動阻力,建立包含滾動阻力的五自由度車輛模型。通過分析滾動阻力對轉向制動行駛車輛動力學特征的影響,證明包含滾動阻力的五自由度車輛模型的合理性,并采用包含滾阻的車輛模型分析不同前輪轉角條件下車輛系統(tǒng)的運動特性。(3)采用由電機驅動、比例為1:5的模型車作為實驗車實現車輛五自由度穩(wěn)定性分析模型有效性的驗證。首先,為了在模型車上實現實驗驗證工作,需要采用實驗法測定模型車基本參數,從而利用模型車參數進行仿真分析和實驗驗證。其次,在測定模型車基本參數的基礎上設計滑行試驗,完成包含滾動阻力的五自由度車輛模型有效性驗證。最后,在分析不同附著路面上模型車輪胎特性的基礎上,選擇在冰面上進行驅動工況下的模型車實驗驗證;由于實驗條件的限制,考慮在干燥瀝青路面上進行電機制動工況下模型車仿真實驗,在人工草坪實驗場地內實現電機制動工況下模型車實驗驗證。(4)基于五自由度車輛模型分別進行驅動工況和發(fā)動機制動工況下的車隊穩(wěn)定時距預測。首先,針對彎道跟隨行駛車隊,提出一種由基于固定時距控制策略的縱向控制器和基于PO(位置-方位)駕駛員模型的側向控制器組成的車隊跟隨控制器。其次,在對跟隨控制器中的縱向控制和側向控制進行穩(wěn)定性分析及控制效果驗證的基礎上,進一步開展正弦路徑跟隨行駛實驗,驗證跟隨控制器在復雜路徑和極限工況下的跟隨控制效果。最后,將正弦路徑跟隨行駛的兩車擴展至多車跟隨的情況進行分析,仿真分析以不同初始車速跟隨行駛的跟隨特性及穩(wěn)定性問題。并分別在驅動工況和發(fā)動機制動工況下,采用仿真實驗的方法實現對車隊跟隨行駛時需要保持的穩(wěn)定時距的預測。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：U461.6

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