单轨迹车辆运动稳定性的Lyapunov方法

发布时间：2024-02-21 05:02

　　单轨迹车辆包括自行车、摩托车等,由于其机动灵活性和环保性,被广泛应用于交通、竞赛以及军事等方面。相较四轮的乘用车和商用车来说,尽管单轨迹车辆承载着最危险的道路用户,但其操纵稳定性并没有得到充分的研究。本文建立了单轨迹车辆人-车动力学模型,从车辆固有特性的角度分析了车辆稳态直行和稳态回转时的稳定性问题。具体进行了以下几个方面的研究:首先,基于齐次坐标矩阵建立了包含大侧倾角“魔术公式”轮胎的11自由度非线性单轨迹车辆动力学模型,为了求解车辆的稳态运动,建立了基于预瞄跟随理论的驾驶员模型。利用增广法结合Baumgarte稳定化方法将所建立的人-车模型转化为状态空间形式进行了求解,通过与商业化软件Bikesim的仿真对比,验证了本文所建立DOF11-Bike人-车模型的正确有效性。其次,将单轨迹车辆的直线运动稳定性问题转化为平衡稳定性问题,从而求得了系统线性化的扰动方程。通过绘制根轨迹,得到了车辆转向摇晃、倾覆、迂回穿行等重要模态,并根据Lyapunov一次近似理论得出:在本文采用的车辆参数下,车辆能够在9m/s-67m/s的理论速度下保持直线行驶的稳定性;在过低或过高车速下,受扰车辆会有不同...

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-4轨迹跟随控

22能使单轨迹车辆沿预设轨迹行驶。算法在车辆前方路面设置一个预瞄点，并设置一个目标点位于预设轨迹上，控制算法通过两点之间的侧向误差计算所需的转向力矩，以消除侧向误差。如图2-4所示，该算法将预瞄点与目标点的侧向误差进行比例反馈计算得到目标侧倾角，则将车辆的轨迹跟随控制转化为了侧倾....

图2-9Bikesim中的人-车动力学模型

28(b)轨迹跟随目标侧倾角计算(c)侧倾角控制图2-8Simulink中的DOF11-Bike人-车动力学模型将Bikesim软件在Simulink中建立联合仿真模型，如图2-9所示。该模型中仅有驾驶员控制部分由Simulink模块建立，且与DOF11-Bike中的保持一致。转....

图2-8Simulink中的DOF11-Bike人-车动力学模型

28(b)轨迹跟随目标侧倾角计算(c)侧倾角控制图2-8Simulink中的DOF11-Bike人-车动力学模型将Bikesim软件在Simulink中建立联合仿真模型，如图2-9所示。该模型中仅有驾驶员控制部分由Simulink模块建立，且与DOF11-Bike中的保持一致。转....

图3-5单轨迹车辆直线稳态运动根轨迹（三角形表示5m/s时的特征根，正方形表示75m/s时的特征根）

44图3-5单轨迹车辆直线稳态运动根轨迹（三角形表示5m/s时的特征根，正方形表示75m/s时的特征根）图3-5显示了在直线稳态行驶中，单轨迹车辆有几个重要模态。通过分析根轨迹的走势、圆频率和阻尼比，并参考现有论文发表的术语来区分模态和对其命名。命名方法是由Koenen提出的，尽....

本文编号：3905076