虚拟轨道车辆动力学仿真分析
发布时间：2022-05-06 21:15
随着我国经济的快速发展,人口密集城市越来越多,城市交通的需求呈现出多元化的态势。现有的城市交通包括公交、地铁、轻轨、快速公交、共享交通等,极大的丰富了人们的出行。在现有交通工具的基础上,提出新一代的城市交通工具-虚拟轨道车辆。虚拟轨道车辆是基于橡胶轮胎/充气轮胎、轮毂电机、自动循迹技术、新能源的电车,不仅降低了建造和运行成本,也保证了运量和安全,同时灵活性和适应能力强,环保节能。虚拟轨道车辆也面临以下三个问题:主动循迹控制问题、驱动控制、动力学性能。为研究动力学性能,探究悬挂参数、动力学和控制系统的关系,对虚拟轨道车辆的动力学性能进行分析。耦合模型中主动循迹控制和驱动控制也有一定的涉及,将机械系统和电气系统结合成耦合的整体,建立了考虑胎地耦合和机电耦合的多体动力学联合仿真模型,分析了悬挂参数和控制参数的影响,并对整车动力学进行预测分析、服役性能分析。本文的主要内容有:首先,建立以胎地耦合、直接转矩控制、横移PID控制为基础的八轮独立转向驱动的多体动力学联合仿真模型,重构各个速度等级和各种线路的A级路面不平度,考虑一定的轮胎非线性特性、悬挂的非线性特性;分别建立纵向动力学方程、横向动力学...
【文章页数】：106 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 论文选题背景及研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 汽车动力学的发展
1.2.2 循迹导向控制的现状
1.3 本文主要工作
第二章 虚拟轨道车辆动力学模型的建立
2.1 胎地耦合模型
2.1.1 轮胎特性
2.1.2 轮胎力元
2.1.3 线路激励
2.2 电气控制模型
2.2.1 轮毂电机简介
2.2.2 轮毂电机数学模型
2.2.3 逆变器数学模型
2.2.4 轮毂电机的控制策略
2.2.5 转向电机的控制策略
2.2.6 控制系统的时域性能指标
2.3 车辆系统动力学方程
2.3.1 纵向动力学方程
2.3.2 横向动力学方程
2.3.3 垂向动力学方程
2.3.4 曲线运动方程
2.4 虚拟轨道车辆系统动力学仿真模型
本章小结
第三章 虚拟轨道车辆系统参数优化分析
3.1 虚拟轨道车辆悬挂参数优化分析
3.1.1 二系/一系垂向刚度优化
3.1.2 一系摇头刚度/阻尼优化
3.1.3 二系垂向减振器阻尼/节点刚度优化
3.1.4 一系垂向减振器阻尼/节点刚度优化
3.2 虚拟轨道车辆控制参数优化分析
3.2.1 直线工况
3.2.2 曲线工况
本章小结
第四章 虚拟轨道车辆动力学服役性能分析
4.1 虚拟轨道车辆动力学性能预测分析
4.1.1 直线工况预测分析
4.1.2 曲线工况预测分析
4.2 悬挂元件失效对车辆动力学性能的影响分析
4.2.1 一系垂向阻尼失效
4.2.2 二系垂向阻尼失效
4.2.3 一系垂向刚度失效
4.2.4 二系垂向刚度失效
4.3 环境变化对动力学性能影响分析
4.3.1 侧风对车辆倾覆的影响
4.3.2 不同路面状态对车辆的影响
本章小结
结论与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于全轮差动转向的虚拟轨道汽车列车设计[J]. 孙帮成,王文军,刘志明,崔涛,李明高. 北京交通大学学报. 2018(06)
[2]全球首条虚拟轨道列车示范线在湖南运行[J]. 都市快轨交通. 2017(06)
[3]盾构法修建地铁隧道的技术现状与展望[J]. 何川,封坤,方勇. 西南交通大学学报. 2015(01)
[4]基于“魔术公式”的轮胎动力学仿真分析[J]. 郑香美,高兴旺,赵志忠. 机械与电子. 2012(09)
[5]异步电动机直接转矩控制磁链区间细分方法[J]. 王英,常慧娟. 大连交通大学学报. 2011(04)
[6]A级标准路面谱的重构及应用仿真[J]. 张照柏,孟祥光,张珍. 汽车零部件. 2011(02)
[7]标准路面谱重构及其应用[J]. 邸长俊,阮米庆,郝鹏飞. 机械工程师. 2010(01)
[8]四轮车辆二自由度转向模型研究[J]. 杨啟梁. 机械与电子. 2007(08)
[9]面向结构的汽车齿轮齿条式转向系仿真模型[J]. 管欣,吴振昕,詹军. 汽车技术. 2007(04)
博士论文
[1]新型四轮转向车辆稳定性控制分析与试验研究[D]. 张宝珍.湖南大学 2017
[2]8×8轮毂电机驱动车辆动力学与节能优化集成控制研究[D]. 张蕊.北京理工大学 2016
[3]面向主观评价的汽车动力学建模研究[D]. 逄淑一.吉林大学 2011
[4]乘用车操纵稳定性主观评价方法研究[D]. 邢如飞.吉林大学 2010
硕士论文
[1]虚拟轨道有轨电车循迹特性及力矩分配研究[D]. 曹竞玮.西南交通大学 2017
[2]高速列车牵引传动系统振动特性分析[D]. 崔利通.西南交通大学 2014
[3]汽车四轮转向建模与仿真研究[D]. 钱斌.合肥工业大学 2009
本文编号：3651229
【文章页数】：106 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 论文选题背景及研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 汽车动力学的发展
1.2.2 循迹导向控制的现状
1.3 本文主要工作
第二章 虚拟轨道车辆动力学模型的建立
2.1 胎地耦合模型
2.1.1 轮胎特性
2.1.2 轮胎力元
2.1.3 线路激励
2.2 电气控制模型
2.2.1 轮毂电机简介
2.2.2 轮毂电机数学模型
2.2.3 逆变器数学模型
2.2.4 轮毂电机的控制策略
2.2.5 转向电机的控制策略
2.2.6 控制系统的时域性能指标
2.3 车辆系统动力学方程
2.3.1 纵向动力学方程
2.3.2 横向动力学方程
2.3.3 垂向动力学方程
2.3.4 曲线运动方程
2.4 虚拟轨道车辆系统动力学仿真模型
本章小结
第三章 虚拟轨道车辆系统参数优化分析
3.1 虚拟轨道车辆悬挂参数优化分析
3.1.1 二系/一系垂向刚度优化
3.1.2 一系摇头刚度/阻尼优化
3.1.3 二系垂向减振器阻尼/节点刚度优化
3.1.4 一系垂向减振器阻尼/节点刚度优化
3.2 虚拟轨道车辆控制参数优化分析
3.2.1 直线工况
3.2.2 曲线工况
本章小结
第四章 虚拟轨道车辆动力学服役性能分析
4.1 虚拟轨道车辆动力学性能预测分析
4.1.1 直线工况预测分析
4.1.2 曲线工况预测分析
4.2 悬挂元件失效对车辆动力学性能的影响分析
4.2.1 一系垂向阻尼失效
4.2.2 二系垂向阻尼失效
4.2.3 一系垂向刚度失效
4.2.4 二系垂向刚度失效
4.3 环境变化对动力学性能影响分析
4.3.1 侧风对车辆倾覆的影响
4.3.2 不同路面状态对车辆的影响
本章小结
结论与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于全轮差动转向的虚拟轨道汽车列车设计[J]. 孙帮成,王文军,刘志明,崔涛,李明高. 北京交通大学学报. 2018(06)
[2]全球首条虚拟轨道列车示范线在湖南运行[J]. 都市快轨交通. 2017(06)
[3]盾构法修建地铁隧道的技术现状与展望[J]. 何川,封坤,方勇. 西南交通大学学报. 2015(01)
[4]基于“魔术公式”的轮胎动力学仿真分析[J]. 郑香美,高兴旺,赵志忠. 机械与电子. 2012(09)
[5]异步电动机直接转矩控制磁链区间细分方法[J]. 王英,常慧娟. 大连交通大学学报. 2011(04)
[6]A级标准路面谱的重构及应用仿真[J]. 张照柏,孟祥光,张珍. 汽车零部件. 2011(02)
[7]标准路面谱重构及其应用[J]. 邸长俊,阮米庆,郝鹏飞. 机械工程师. 2010(01)
[8]四轮车辆二自由度转向模型研究[J]. 杨啟梁. 机械与电子. 2007(08)
[9]面向结构的汽车齿轮齿条式转向系仿真模型[J]. 管欣,吴振昕,詹军. 汽车技术. 2007(04)
博士论文
[1]新型四轮转向车辆稳定性控制分析与试验研究[D]. 张宝珍.湖南大学 2017
[2]8×8轮毂电机驱动车辆动力学与节能优化集成控制研究[D]. 张蕊.北京理工大学 2016
[3]面向主观评价的汽车动力学建模研究[D]. 逄淑一.吉林大学 2011
[4]乘用车操纵稳定性主观评价方法研究[D]. 邢如飞.吉林大学 2010
硕士论文
[1]虚拟轨道有轨电车循迹特性及力矩分配研究[D]. 曹竞玮.西南交通大学 2017
[2]高速列车牵引传动系统振动特性分析[D]. 崔利通.西南交通大学 2014
[3]汽车四轮转向建模与仿真研究[D]. 钱斌.合肥工业大学 2009
本文编号：3651229
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