基于李雅普诺夫指数和耗散能的汽车操纵稳定裕度研究
发布时间：2022-10-08 20:15
汽车的操纵稳定性一直是汽车动力学领域的研究热点,是决定高速汽车安全行驶的一个主要性能,被人们称之为“高速车辆的生命线”。当汽车在冰雪路面、对开路面和强侧向风干扰等极端工况下行驶时,对驾驶员的驾驶技术和汽车自身的性能都是极为严峻的考验,一个微小的操作误差或是外界干扰都极易引起交通事故的发生。因此,若能从汽车动力学的理论研究层面,给出汽车的操纵稳定裕度,实现对汽车操纵稳定性的定量化描述,将会为汽车的结构设计和稳定性控制器的设计提供重要的理论依据。对于汽车操纵稳定性的理论研究,非线性分析方法是当前的主流技术手段,且已有较为成熟的研究成果被广泛认可并应用到了工程实践中。但经典的分析方法如李雅普诺夫函数法、相平面法等得到的都是定性结论,目前仍缺少明确的定量化分析方法。针对此问题,本文在进行了大量文献阅读工作的基础上,基于李雅普诺夫指数和耗散能这两种理论,以汽车系统的稳定区域为研究对象,探索汽车操纵稳定裕度的定量化计算方法,主要进行了如下研究工作:（1）在ISO坐标系下建立了引入驱动力矩的五自由度非线性汽车模型,分析了汽车系统的全局相空间能量特性,提出了使用汽车转向过程中的能量变化来区分稳定状态与...
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
附件
摘要
ABSTRACT
符号说明
第1章 绪论
1.1 研究背景与研究意义
1.2 汽车操纵稳定性分析的研究现状
1.2.1 基于线性二自由度汽车模型的操纵稳定性分析
1.2.2 基于非线性汽车模型的操纵稳定性分析
1.2.3 经典的非线性系统稳定裕度分析方法
1.2.4 研究现状小结
1.3 本文的研究内容
1.4 本文的研究思路
第2章 汽车动力学模型的建立及相空间能量特性分析
2.1 汽车坐标系的定义
2.2 五自由度汽车运动微分方程的建立
2.3 轮胎力的计算
2.4 汽车系统的相空间能量特性仿真分析
2.5 本章小结
第3章 基于李雅普诺夫指数的汽车操纵稳定裕度研究
3.1 李雅普诺夫指数的概念及基本性质
3.1.1 李雅普诺夫指数的概念
3.1.2 李雅普诺夫指数的基本性质
3.2 李雅普诺夫指数的计算
3.3 二自由度汽车模型的李雅普诺夫指数求解及操纵稳定性分析
3.3.1 求解参数的设置及稳定区域的求解
3.3.2 低附着路面,不同纵向速度条件下的求解结果
3.3.3 高附着路面,不同纵向速度条件下的求解结果
3.3.4 不同前轮转角条件下的求解结果
3.4 五自由度汽车模型的李雅普诺夫指数求解及操纵稳定性分析
3.4.1 求解参数的设置及稳定区域的求解
3.4.2 低附着路面,不同纵向速度条件下的求解结果
3.4.3 高附着路面,不同纵向速度条件下的求解结果
3.4.4 不同驱动方式条件下的求解结果
3.5 基于李雅普诺夫指数的汽车操纵稳定裕度构建
3.6 本章小结
第4章 基于耗散能的汽车操纵稳定裕度研究
4.1 汽车系统耗散能的计算
4.2 基于耗散能的汽车操纵稳定裕度计算方法研究
4.2.1 统计物理中的相关基本概念
4.2.2 基于耗散能的汽车操纵稳定裕度计算方法
4.3 基于耗散能的汽车操纵稳定裕度分析
4.3.1 低附着路面,不同纵向速度条件下的求解结果
4.3.2 高附着路面,不同纵向速度条件下的求解结果
4.3.3 不同前轮转角条件下的求解结果
4.3.4 不同驱动方式条件下的求解结果
4.4 本章小结
第5章 汽车操纵稳定裕度理论计算方法的试验验证
5.1 试验方案的设计
5.2 理论计算方法的试验验证
5.3 本章小节
第6章 全文总结
6.1 论文工作总结
6.2 论文的特色与创新点
6.3 论文的不足与展望
参考文献
作者简介及在学期间所取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]公安部交管局:全国机动车保有量已达3.3亿辆[J]. 吉通. 中国轮胎资源综合利用. 2019(04)
[2]新型控制系统稳定性分析方法研究与展望[J]. 杨晓静. 宇航总体技术. 2018(05)
[3]RBF神经网络下车辆操纵模型的分岔特性[J]. 黄晨,王臣,袁朝春,孙晓强. 机械设计与制造. 2018(S1)
[4]高超声速飞行器横航向MIMO系统控制及稳定裕度评估[J]. 段子帆,宁国栋,张红文,王晓峰. 战术导弹技术. 2018(02)
[5]足式机器人稳定性判据[J]. 张伏,郑莉敏,王唯,邱兆美,王俊,毛鹏军,王甲甲,马田乐. 江苏农业科学. 2018(02)
[6]电动汽车振动信号混沌特性[J]. 牛治东,吴光强. 同济大学学报(自然科学版). 2016(12)
[7]基于Lyapunov的客车稳定域估计[J]. 晏愈光,许洪国,刘宏飞. 湖南大学学报(自然科学版). 2016(02)
[8]非线性弹性转子-轴承系统稳定裕度数值分析[J]. 刘继华,陈立,罗载奇,李奕新,钱兴良. 燃气涡轮试验与研究. 2015(06)
[9]基于能量法的车辆稳定性判断研究[J]. 罗玉涛,来恩铭. 汽车工程. 2014(12)
[10]运用Lyapunov指数方法的车辆横向运动混沌分析及其滑模变结构控制[J]. 陈无畏,张荣芸,赵林峰,汪洪波,黄鹤,杨军. 中国科学:技术科学. 2014(09)
博士论文
[1]车辆稳定性五自由度模型的有效性验证及车队稳定时距预测[D]. 李玲.吉林大学 2017
[2]风浪中大型集装箱船横摇稳定性及航行安全性研究[D]. 刘亚冲.哈尔滨工程大学 2016
[3]汽车驱动转向耦合分岔特征分析及驾驶稳定区域求解[D]. 王宪彬.吉林大学 2014
[4]船舶在波浪中的大幅横摇运动及其运动稳定性研究[D]. 胡开业.哈尔滨工程大学 2011
[5]车辆三自由度平面运动稳定性的非线性分析及控制策略评价[D]. 刘丽.吉林大学 2010
硕士论文
[1]基于同伦法的汽车多自由度系统驾驶稳定区域求解方法研究[D]. 陈光辉.吉林大学 2019
[2]汽车驱动转向稳定性的前馈与反馈控制方法研究[D]. 牟宇.吉林大学 2018
[3]基于李雅普诺夫指数的电力系统暂态稳定分析[D]. 魏少攀.山东大学 2018
[4]基于李雅普诺夫指数的小型无人飞行器稳定性研究[D]. 陈城.南京信息工程大学 2017
[5]基于4WS汽车操稳系统分岔、混沌特性研究[D]. 李莉莉.合肥工业大学 2016
[6]新型可控变胞式码垛机器人机构动态稳定性研究[D]. 陈辉庆.广西大学 2015
本文编号：3688359
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
附件
摘要
ABSTRACT
符号说明
第1章 绪论
1.1 研究背景与研究意义
1.2 汽车操纵稳定性分析的研究现状
1.2.1 基于线性二自由度汽车模型的操纵稳定性分析
1.2.2 基于非线性汽车模型的操纵稳定性分析
1.2.3 经典的非线性系统稳定裕度分析方法
1.2.4 研究现状小结
1.3 本文的研究内容
1.4 本文的研究思路
第2章 汽车动力学模型的建立及相空间能量特性分析
2.1 汽车坐标系的定义
2.2 五自由度汽车运动微分方程的建立
2.3 轮胎力的计算
2.4 汽车系统的相空间能量特性仿真分析
2.5 本章小结
第3章 基于李雅普诺夫指数的汽车操纵稳定裕度研究
3.1 李雅普诺夫指数的概念及基本性质
3.1.1 李雅普诺夫指数的概念
3.1.2 李雅普诺夫指数的基本性质
3.2 李雅普诺夫指数的计算
3.3 二自由度汽车模型的李雅普诺夫指数求解及操纵稳定性分析
3.3.1 求解参数的设置及稳定区域的求解
3.3.2 低附着路面,不同纵向速度条件下的求解结果
3.3.3 高附着路面,不同纵向速度条件下的求解结果
3.3.4 不同前轮转角条件下的求解结果
3.4 五自由度汽车模型的李雅普诺夫指数求解及操纵稳定性分析
3.4.1 求解参数的设置及稳定区域的求解
3.4.2 低附着路面,不同纵向速度条件下的求解结果
3.4.3 高附着路面,不同纵向速度条件下的求解结果
3.4.4 不同驱动方式条件下的求解结果
3.5 基于李雅普诺夫指数的汽车操纵稳定裕度构建
3.6 本章小结
第4章 基于耗散能的汽车操纵稳定裕度研究
4.1 汽车系统耗散能的计算
4.2 基于耗散能的汽车操纵稳定裕度计算方法研究
4.2.1 统计物理中的相关基本概念
4.2.2 基于耗散能的汽车操纵稳定裕度计算方法
4.3 基于耗散能的汽车操纵稳定裕度分析
4.3.1 低附着路面,不同纵向速度条件下的求解结果
4.3.2 高附着路面,不同纵向速度条件下的求解结果
4.3.3 不同前轮转角条件下的求解结果
4.3.4 不同驱动方式条件下的求解结果
4.4 本章小结
第5章 汽车操纵稳定裕度理论计算方法的试验验证
5.1 试验方案的设计
5.2 理论计算方法的试验验证
5.3 本章小节
第6章 全文总结
6.1 论文工作总结
6.2 论文的特色与创新点
6.3 论文的不足与展望
参考文献
作者简介及在学期间所取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]公安部交管局:全国机动车保有量已达3.3亿辆[J]. 吉通. 中国轮胎资源综合利用. 2019(04)
[2]新型控制系统稳定性分析方法研究与展望[J]. 杨晓静. 宇航总体技术. 2018(05)
[3]RBF神经网络下车辆操纵模型的分岔特性[J]. 黄晨,王臣,袁朝春,孙晓强. 机械设计与制造. 2018(S1)
[4]高超声速飞行器横航向MIMO系统控制及稳定裕度评估[J]. 段子帆,宁国栋,张红文,王晓峰. 战术导弹技术. 2018(02)
[5]足式机器人稳定性判据[J]. 张伏,郑莉敏,王唯,邱兆美,王俊,毛鹏军,王甲甲,马田乐. 江苏农业科学. 2018(02)
[6]电动汽车振动信号混沌特性[J]. 牛治东,吴光强. 同济大学学报(自然科学版). 2016(12)
[7]基于Lyapunov的客车稳定域估计[J]. 晏愈光,许洪国,刘宏飞. 湖南大学学报(自然科学版). 2016(02)
[8]非线性弹性转子-轴承系统稳定裕度数值分析[J]. 刘继华,陈立,罗载奇,李奕新,钱兴良. 燃气涡轮试验与研究. 2015(06)
[9]基于能量法的车辆稳定性判断研究[J]. 罗玉涛,来恩铭. 汽车工程. 2014(12)
[10]运用Lyapunov指数方法的车辆横向运动混沌分析及其滑模变结构控制[J]. 陈无畏,张荣芸,赵林峰,汪洪波,黄鹤,杨军. 中国科学:技术科学. 2014(09)
博士论文
[1]车辆稳定性五自由度模型的有效性验证及车队稳定时距预测[D]. 李玲.吉林大学 2017
[2]风浪中大型集装箱船横摇稳定性及航行安全性研究[D]. 刘亚冲.哈尔滨工程大学 2016
[3]汽车驱动转向耦合分岔特征分析及驾驶稳定区域求解[D]. 王宪彬.吉林大学 2014
[4]船舶在波浪中的大幅横摇运动及其运动稳定性研究[D]. 胡开业.哈尔滨工程大学 2011
[5]车辆三自由度平面运动稳定性的非线性分析及控制策略评价[D]. 刘丽.吉林大学 2010
硕士论文
[1]基于同伦法的汽车多自由度系统驾驶稳定区域求解方法研究[D]. 陈光辉.吉林大学 2019
[2]汽车驱动转向稳定性的前馈与反馈控制方法研究[D]. 牟宇.吉林大学 2018
[3]基于李雅普诺夫指数的电力系统暂态稳定分析[D]. 魏少攀.山东大学 2018
[4]基于李雅普诺夫指数的小型无人飞行器稳定性研究[D]. 陈城.南京信息工程大学 2017
[5]基于4WS汽车操稳系统分岔、混沌特性研究[D]. 李莉莉.合肥工业大学 2016
[6]新型可控变胞式码垛机器人机构动态稳定性研究[D]. 陈辉庆.广西大学 2015
本文编号：3688359
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