基于LuGre摩擦理论的动态轮胎模型研究

发布时间：2017-10-04 07:20

  本文关键词：基于LuGre摩擦理论的动态轮胎模型研究

  更多相关文章： LuGre摩擦理论 轮胎模型 参数辨识 整车模型

【摘要】：目前广泛应用的轮胎稳态模型,对轮胎的动态特性描述存在一定的误差,本文引进一种新型的轮胎模型--LuGre动态轮胎模型,该模型可以较好的解释轮胎和路面之间的摩擦力,并且能够准确描述轮胎在摩擦环节的动态特性。本文在综合轮胎模型的国内外研究现状的基础上,基于LuGre动态摩擦理论,建立用于研究车辆动力学特性的动态轮胎模型,推导了车辆轮胎纵向力和侧向力的表达式,以此作为基础进行整车动力学的模拟仿真。并且采用遗传算法对轮胎模型中的稳态及动态参数进行辨识,对模型参数对模型精度的影响进行比较分析。利用MATLAB/Simulink,建立七自由度整车动力学模型,模型包含车辆纵向运动、侧向运动以及横摆运动和四个车轮的转动运动,对整车模型进行转弯制动仿真,结果表明本文所建立的动态轮胎模型准确度较好,能够用于对车辆动态特性仿真研究。最后,借助系统仿真软件ADAMS/Car,建立了某轿车包含车身、前后悬架、转向系及轮胎等子系统的整车动力学模型,采用魔术公式轮胎模型与采用LuGre动态轮胎模型的整车模型进行对比,用来验证本文研究的动态轮胎模型的准确程度。在对两种模型进行同样的转向盘角阶跃输入试验和双移线试验,对侧偏角等瞬态响应结果进行比较,结果表明本文所建立的LuGre轮胎模型与魔术公式模型具有一致性,能够用来对车辆动态力学特性进行研究。
【关键词】：LuGre摩擦理论 轮胎模型 参数辨识 整车模型
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.341
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-12
• 1.1 课题背景7-8
• 1.2 课题研究意义8
• 1.3 轮胎模型的概述8-10
• 1.4 轮胎的力学特性10-11
• 1.5 本文的研究内容11-12
• 2 LuGre摩擦理论及动态轮胎模型12-25
• 2.1 摩擦理论概述12-16
• 2.1.1 摩擦现象12-13
• 2.1.2 摩擦特性13-14
• 2.1.3 轮胎与路面摩擦14-15
• 2.1.4 轮胎接地形状和压力分布15-16
• 2.2 LuGre摩擦模型16-20
• 2.2.1 LuGre摩擦模型原理及特点16-17
• 2.2.2 集中式LuGre轮胎模型17-18
• 2.2.3 分布式LuGre轮胎模型18-20
• 2.3 研究用LuGre轮胎模型20-24
• 2.3.1 轮胎运动坐标系20
• 2.3.2 纵向侧向联合工况下的轮胎模型20-22
• 2.3.3 LuGre轮胎模型的动态特性22-24
• 2.4 本章小结24-25
• 3 轮胎模型参数辨识25-38
• 3.1 参数辨识介绍25-27
• 3.1.1 遗传算法25
• 3.1.2 遗传算法的构成要素25-26
• 3.1.3 遗传算法的特点和计算步骤26-27
• 3.2 应用遗传算法前提条件27-28
• 3.3 LuGre模型参数辨识28-35
• 3.3.1 静态参数辨识28-32
• 3.3.2 动态参数辨识32-35
• 3.4 模型参数分析35-37
• 3.4.1 μ_c对μ-s曲线的影响35-36
• 3.4.2 μ_s对μ-s曲线的影响36
• 3.4.3 σ_0对μ-s曲线的影响36-37
• 3.4.4 θ对μ-s曲线的影响37
• 3.5 本章小结37-38
• 4 LuGre模型的应用及验证38-53
• 4.1 轮胎模型的动力学实现38-47
• 4.1.1 车辆坐标系38
• 4.1.2 七自由度车辆动力学方程38-42
• 4.1.3 仿真模型的建立42-45
• 4.1.4 整车模型初步仿真45-47
• 4.2 整车参数化建模47-49
• 4.2.1 建模方法47
• 4.2.2 建模步骤47-48
• 4.2.3 仿真工况48-49
• 4.3 LuGre轮胎模型的验证49-52
• 4.3.1 转向盘角阶跃试验49-51
• 4.3.2 双移线试验51-52
• 4.4 本章小结52-53
• 结论53-54
• 参考文献54-57
• 攻读学位期间发表的学术论文57-58
• 致谢58-59

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本文编号：969330