考虑轮胎参数不确定性的车辆稳定性分析及控制
发布时间：2022-01-17 19:20
考虑车辆动力学特性,汽车在一些低摩擦系数,高速,大转角,侧偏纵滑复合工况下等极限条件下,很容易失去稳定。而轮胎作为车辆与地面接触的唯一部件,其力学特性对车辆的性能表现作用巨大。而在实际情况下,受到环境变化、制造工艺误差以及测量技术的局限性等因素影响,各种轮胎参数具有不确定性,轮胎的一些动态性能很难得到精确估计,这对于极限工况下车辆的稳定性分析和控制十分不利。为此,本文目的在于考虑轮胎参数存在的不确定性,建立随机轮胎力学模型用于车辆动力学研究,分析不确定因素影响下车辆稳定性表现,并提出一种横摆力矩控制方法,对于有概率失稳的临界工况下车辆,保持其稳定性。其中,在轮胎参数的随机性表达方面,采用多项式混沌法,表达轮胎摩擦系数与侧偏刚度两个因素的随机分布。在车辆稳定性分析方面,建立考虑不确定性的相平面,通过稳定区域划分,判断不同初始条件下车辆稳定性。在车辆控制方面,提出失稳度的指标用于两个LQR控制器权重分配,使处于临界稳定状态的车辆重新回到稳定状态。本文主要研究内容安排与结论如下:（1）轮胎参数随机性表达:通过轮胎试验模拟不确定因素,分析轮胎与路面间摩擦系数与轮胎侧偏刚度的随机分布,结果表明试...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MTS试验台
吉林大学硕士学位论文281)惯性坐标系XYZ：描述车辆质心位置及速度等。2)车身坐标系：采用ISO标准，描述车身运动状态。3)轮胎坐标系：用于获得轮胎六分力。4)簧下质量坐标系′′′：描述悬架垂向运动。坐标系转化，采用“3-2-1”欧拉角方法，实现惯性坐标系到车身坐标系的转化，即XYZ~。转化过程为：XYZ绕Z轴旋转以得到′′′，进而，′′′绕′轴旋转以得到xyz，最后，xyz绕x轴旋转角得到坐标系。在转化过程中，旋转角，，分别对应车身横摆角，俯仰角和侧倾角。图3.2十四自由度车辆模型及坐标系方向余弦矩阵为:1000cossin0sincosA=.......................................(3.20)cos0sin=010sin0cosA........................................(3.21)cossin0sincos0001A=.......................................(3.22)cossin0sincos0001A=.....................................(3.23)
吉林大学硕士学位论文34表示一种可能出现的该指标的确定情况，直出图直观地描述了确定组数内某一指标所有可能及其分布情况。误差图中给出了某一指标所有情况仿真过程中的均值和方差，图像中曲线部分表示均值，每个误差带表示该仿真时刻下该指标的方差。而概率密度图在直出图基础上，分析了每一时刻该指标可能取某一值的概率密度，并取对数，在图像中以颜色条的形式呈现。具体工况仿真结果及分析如下：图3.3Simulink随机车辆十四自由度模型3.5.1低附-低速-方向盘阶跃输入稳定工况图3.4a质心侧偏角β(deg)-时间t(s)直出图图3.4b横摆角速度r(deg/s)-时间t(s)直出图012345-0.200.20.40.60.811.21.41.61.8time(s)beta(deg)012345-2024681012time(s)omega(deg/s)
【参考文献】：
期刊论文
[1]UniTire统一轮胎模型[J]. 郭孔辉. 机械工程学报. 2016(12)
[2]基于相平面法的车辆行驶稳定性判定方法[J]. 刘飞,熊璐,邓律华,冯源,邬肖鹏. 华南理工大学学报(自然科学版). 2014(11)
[3]质心侧偏角对车辆稳定性影响的研究[J]. 张晨晨,夏群生,何乐. 汽车工程. 2011(04)
[4]动摩擦特性对轮胎侧偏、纵滑复合特性的影响[J]. 庄晔,郭孔辉. 吉林大学学报(工学版). 2008(S2)
[5]车辆动力学稳定性控制的理论研究[J]. 王德平,郭孔辉,宗长富. 汽车工程. 2000(01)
[6]车辆动力学稳定性控制的仿真研究[J]. 王德平,郭孔辉,宗长富. 汽车技术. 1999(02)
[7]各向摩擦系数不同条件下轮胎力学特性的统一理论模型[J]. 郭孔辉. 中国机械工程. 1996(04)
[8]用于汽车制动、驱动与转向运动模拟的轮胎力学统一模型[J]. 郭孔辉. 汽车技术. 1992(01)
[9]轮胎侧偏特性的一般理论模型[J]. 郭孔辉. 汽车工程. 1990(03)
博士论文
[1]复合工况下轮胎稳态模型研究[D]. 许男.吉林大学 2012
[2]轮胎稳态模型研究[D]. 袁忠诚.吉林大学 2006
硕士论文
[1]基于相平面稳定域边界的轻型车稳定性控制研究[D]. 高月磊.吉林大学 2013
[2]基于多项式混沌方法的汽车悬架系统不确定性研究[D]. 凌锋.华中科技大学 2013
[3]FTire轮胎模型的仿真分析及试验研究[D]. 费瑞萍.吉林大学 2011
本文编号：3595295
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MTS试验台
吉林大学硕士学位论文281)惯性坐标系XYZ：描述车辆质心位置及速度等。2)车身坐标系：采用ISO标准，描述车身运动状态。3)轮胎坐标系：用于获得轮胎六分力。4)簧下质量坐标系′′′：描述悬架垂向运动。坐标系转化，采用“3-2-1”欧拉角方法，实现惯性坐标系到车身坐标系的转化，即XYZ~。转化过程为：XYZ绕Z轴旋转以得到′′′，进而，′′′绕′轴旋转以得到xyz，最后，xyz绕x轴旋转角得到坐标系。在转化过程中，旋转角，，分别对应车身横摆角，俯仰角和侧倾角。图3.2十四自由度车辆模型及坐标系方向余弦矩阵为:1000cossin0sincosA=.......................................(3.20)cos0sin=010sin0cosA........................................(3.21)cossin0sincos0001A=.......................................(3.22)cossin0sincos0001A=.....................................(3.23)
吉林大学硕士学位论文34表示一种可能出现的该指标的确定情况，直出图直观地描述了确定组数内某一指标所有可能及其分布情况。误差图中给出了某一指标所有情况仿真过程中的均值和方差，图像中曲线部分表示均值，每个误差带表示该仿真时刻下该指标的方差。而概率密度图在直出图基础上，分析了每一时刻该指标可能取某一值的概率密度，并取对数，在图像中以颜色条的形式呈现。具体工况仿真结果及分析如下：图3.3Simulink随机车辆十四自由度模型3.5.1低附-低速-方向盘阶跃输入稳定工况图3.4a质心侧偏角β(deg)-时间t(s)直出图图3.4b横摆角速度r(deg/s)-时间t(s)直出图012345-0.200.20.40.60.811.21.41.61.8time(s)beta(deg)012345-2024681012time(s)omega(deg/s)
【参考文献】：
期刊论文
[1]UniTire统一轮胎模型[J]. 郭孔辉. 机械工程学报. 2016(12)
[2]基于相平面法的车辆行驶稳定性判定方法[J]. 刘飞,熊璐,邓律华,冯源,邬肖鹏. 华南理工大学学报(自然科学版). 2014(11)
[3]质心侧偏角对车辆稳定性影响的研究[J]. 张晨晨,夏群生,何乐. 汽车工程. 2011(04)
[4]动摩擦特性对轮胎侧偏、纵滑复合特性的影响[J]. 庄晔,郭孔辉. 吉林大学学报(工学版). 2008(S2)
[5]车辆动力学稳定性控制的理论研究[J]. 王德平,郭孔辉,宗长富. 汽车工程. 2000(01)
[6]车辆动力学稳定性控制的仿真研究[J]. 王德平,郭孔辉,宗长富. 汽车技术. 1999(02)
[7]各向摩擦系数不同条件下轮胎力学特性的统一理论模型[J]. 郭孔辉. 中国机械工程. 1996(04)
[8]用于汽车制动、驱动与转向运动模拟的轮胎力学统一模型[J]. 郭孔辉. 汽车技术. 1992(01)
[9]轮胎侧偏特性的一般理论模型[J]. 郭孔辉. 汽车工程. 1990(03)
博士论文
[1]复合工况下轮胎稳态模型研究[D]. 许男.吉林大学 2012
[2]轮胎稳态模型研究[D]. 袁忠诚.吉林大学 2006
硕士论文
[1]基于相平面稳定域边界的轻型车稳定性控制研究[D]. 高月磊.吉林大学 2013
[2]基于多项式混沌方法的汽车悬架系统不确定性研究[D]. 凌锋.华中科技大学 2013
[3]FTire轮胎模型的仿真分析及试验研究[D]. 费瑞萍.吉林大学 2011
本文编号：3595295
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