车辆动力学稳定性的研究.pdfVIP

引言 1 1 车辆动力学稳定性控制方法 2 1.1 车辆动力学控制模型介绍 2 1.2 车辆动力学控制的策略和算法 2 1.3 动力学仿真模型的建立步骤 3 2 VDC 系统的基本原理4 2.1 轮胎附着极限状态分析 4 2.2 车辆动力学的稳定性分析 4 3 车身状态参数的测量和估算 5 3.1 车身传感器和基本车身状态参数测量 5 3.2 派生车身状态参数的估算 5 3.3 附着系数的估算 5 4 VDC 系统经典控制仿真 6 4.1 基于 TCP/IP 分布式联合仿真 7 4.2 车辆 VDC 的阈值控制 7 4.3 阈值控制仿真结果与分析 8 5 总结 9 摘要：近年来，汽车动力学控制得到广泛的研究。兼容了ABS和TRC 的优势，车辆动力学稳定性控 制（VDC）使车辆在各种路面和各种工况下都获得良好的操纵稳定性和方向性，大大降低交通事故的 发生及其伤害。本文从理论上研究了汽车稳定性控制的基本原理和稳定性控制策略，以及路面状况、 转向角、车速对汽车操纵稳定性的影响。采用MATLAB/Simulink建立车辆模型进行稳定性仿真分析。 关键词：动力学；稳定性控制；阈值控制； 引言 车辆动力学是近代年发展起来的一门新兴学科。随着人类社会的发展和人们生活水 平的提高，人们对车辆动力学稳定性提出了更高的要求。自20 世纪70 年代末，从飞机 设计技术中引入的防抱死制动系统（Anti-lock Braking System ，简称ABS ）可以称得上 是向车辆底盘控制迈出的第一步，ABS 通过限制制动压力来保证车轮的最佳滑移率，从 而避免了车轮的抱死。随后，通过限制发动机输出转矩防止车轮滑转的驱动力控制系统 （Traction Control System，简称 TCS ）在20 世纪80 年代中期得到应用。到20 世纪80 年代末，在 ABS 和 TCS 的基础上，又成功地开发了防滑转控制（A eleration Spin Regulation，简称 ASR ）装置，这种装置在车辆急剧变速时，可改善车辆与地面的附着 力，避免车辆产生侧向滑动的危险。20 世纪90 年代初，研究人员根据轮胎印迹处的纵 向力和横向力满足摩擦圆规律的原理，提出了在高速行驶中通过驱动力控制来保证车辆 的横向稳定性的动态稳定性控制（Dynami Stability Control ，简称 DSC ），它对车辆高 速转动时制动特别有效。20 世纪 90 年代末期，研究人员发现，车辆在高速行驶过程中 的横向稳定度较小，通过调节四个车轮的纵向力而形成一定的回正力矩，就可以控制车 辆的横摆角速度，由此提出了“直接横摆控制”（Direct Yaw moment Control，简称 DYC ） 算法，并经过试验验证了该算法的有效性。在此基础上，近年来又提出了限制一定侧偏 角范围的车辆动力学控制（Vehicle Dynamics Control ，简称 VDC ）。自2000 年以来， VDC 系统得到了世界各国汽车厂商的关注，并进行开发研制。 用户对车辆稳定性的需求是车辆动力学稳定性控制发展的动力，而车辆动力学技术 的发展为车辆动力学稳定性控制进一步发展提供了技术保障。动力学稳定性控制(VDC) 出现，它兼容了ABS 和TCS 的优势功能，利用车辆动力学状态变量反馈来调节车轮纵 1 向力大小及匹配，统计分析知：VDC 能够大大降低交通事故的发生及其伤害。 1 车辆动力学稳定性控制方法 1.1 车辆动力学控制模型介绍 车辆动力学控制模型主要包含整车模型、轮胎模型和驾驶员模型。 ① 整车模型 在分析中采用的模型可以分为线性模型和非线性模型两类。也可以根据分析的自由 度数分类，在动力学仿真中主要使用的模型一般有单轮模型、双轮自行车模型和四轮模 型等。单轮模型一般应用于车辆牵引和制动研究，这种模型直观简洁。这一模型主要应 用在 ABS 和 TCS 的控制策略的研究开发上。 双轮自行车模型结构相对简单，对于开发 VDC 而言采用两轮模型具有以下优势： 结构简单，运算量小，能够保证控制的实时性的要求。因此双