考虑迟滞行为的重型车辆轮胎原地转向阻力矩研究

重型车辆原地转向阻力矩是影响其转向系统设计与控制性能的关键参数之一,精确可靠的阻力矩模型对提升转向驱动系统的设计水平、稳定性与控制能力有重要作用。为建立可精确复现实际转向工况的阻力矩模型,将轮胎转向时胎面单元变形产生的弹性迟滞摩擦力与Maxwell迟滞模型结合,提出考虑轮胎迟滞行为的原地转向阻力矩模型,可对轮胎任意换向下的阻力矩进行有效预测。基于重型车辆单轴转向系统测试台,试验探究转向频率、转向角幅值和垂直载荷对阻力矩的影响规律;基于典型迟滞行为设计系统转向角输入,明确原地转向阻力矩模型对擦除特性、多值特性、同余特性和返回点记忆性的复现能力与其实际迟滞行为。试验结果表明,该模型可以复现擦除特性、同余特性和多值特性的典型迟滞行为,这与标准迟滞系统一致,具有普遍性,但重型车辆转向阻力矩在返回点记忆特性上存在特殊性,即仅在轮胎回转角大于蓄力角度时才表现出良好的返回点记忆特性。综上可为重型车辆原地转向阻力矩研究提供有价值的模型参考。     

重型车辆轮胎原地转向阻力矩研究

轮胎原地转向特性对转向系统设计匹配至关重要。针对原地转向阻力矩经验公式不能描述转向阻力矩和轮胎转角之间关系这一问题,对轮胎原地转向阻力矩进行了实车测试,并将Lugre模型引入原地转向阻力矩的分析中,得到了很好的一致性。试验和分析表明:轮胎原地转向阻力矩和车轮转角呈非线性关系,阻力矩随着车轮转角的增加逐渐增大,最终趋于一个定值。该研究对重型车辆液压助力转向系统的匹配设计、安全性和可靠性提供了一定的理论依据和试验参考。     

多轴液压助力转向系统匹配设计研究

多轴液压助力转向系统普遍存在转向杆系变形和断裂的问题.基于轮胎原地转向阻力矩的半经验公式,利用ADAMS和AMESim建立了某多轴转向车辆的机液联合仿真模型.在验证模型正确性的基础上,以转向杆系受力最小为优化目标,进行了转向油缸和轮胎原地转向阻力矩的匹配优化.研究发现,转向油缸与轮胎原地转向阻力矩的匹配关系对转向杆系的受力影响非常明显,优化后转向杆系受力显著减小.     

轮式滑移转向车辆平地转向阻力矩分析

根据地面车辆力学理论、相关静力学理论及轮式滑移车辆的结构特点,对单个车轮原地转向及绕某一点转向的阻力矩进行理论推导。同时根据运动的合成与分解,推导出整车转向时总阻力矩及总驱动力矩的理论公式,并对整车的结构参数与总阻力矩的关系进行定性讨论。     

连杆转向阻力矩研究与实验

根据地面车辆力学理论和相关静力学理论,结合实际转向的原理,使用积分法推导出单个车轮原地转向的阻力矩公式.对于连杆转向机构进行受力分析,推导出了连杆转向机构的驱动力公式.结合工程应用的实例,使用推导的公式对阻力矩进行计算,并采用现场实物试验的方法验证了该方法的可靠性.     

矿井铰接式车辆转向特性分析

在对矿井铰接式车辆转向特性及受力分析的基础上,给出了转向正压力和转向阻力矩的新的计算公式.并以笔者设计的煤矿设备搬运车为例,对影响铰接式车辆转向的因素及各影响因素对转向阻力矩的影响趋势作了进一步分析,给出了油缸与车架铰接点的优化方案.     

简化地面条件下履带起重机原地转向研究

在分析履带板上任意点的运动速度的基础上,建立相对底盘静止的动坐标系,利用坐标变换,推导出履带板上任意点的运动速度方程.地面对履带板上接触点的摩擦力方向与该点的运动速度方向相反,从而确定出产生转向阻力矩的摩擦力的大小和方向,对转向中心取矩得到转向阻力矩.推导出的原地转向的牵引力、转向阻力矩表示为转向角速度的函数.建立转向运动平衡方程,求出转向角速度.采用虚拟样机技术对原地转向进行模拟仿真.研究表明,履带板与地面间摩擦力沿履带方向的纵向分力提供转向驱动力,垂直履带方向的横向分力产生转向阻力.原地转向过程中转向角速度约为传统计算结果的75%,转向阻力矩与驱动速度大小无关,转向阻力矩约为1.3倍传统计算结果.研究的计算方法较传统算法更加准确.     

履带车辆硬地面转向阻力矩算法的研究

提出履带车辆一边履带驱动、另一边履带制动实现转向时地面产生的阻力矩的计算方法。通过建立相对车辆静止的动坐标系,推导出履带板上任意点的运动速度方程。地面对履带板上接触点的摩擦力方向与该点的运动速度方向相反,从而确定出产生转向阻力矩的摩擦力的大小和方向,对转向中心取矩得到转向阻力矩。通过求解运动学方程组,得出转向阻力矩。研究表明,履带与地面问摩擦力沿履带方向的分力提供转向驱动力,垂直履带方向的分力产生转向阻力。该转向阻力矩计算方法比传统计算方法更加精确。     

内摩擦时具有较大偏心的车辆转向阻力研究

研究履带车辆转向行驶时行驶阻力以经验系数简化处理、转向阻力以均布接地压力为前提的计算结果与实际情况存在一定差别．在详细分析履带车辆底盘系统内部摩擦环节的基础上,建立了内部摩擦阻力计算模型．将纵向偏心距引入直线行驶阻力和转向阻力矩计算模型,并对其影响进行分析．最后建立履带车辆总阻力计算方法,并分析了不同土壤和纵向偏心距对各个阻力的影响．结果表明,较松软的土壤,其内外部阻力都较大;纵向偏心距的增大对直线行驶阻力和转向阻力矩产生相反的效果;内部阻力随着总阻力的增大而增大．     

履带车辆稳态转向性能分析与试验

建立了高速履带车辆稳态转向动力学模型,该模型考虑了履带的滑转、滑移以及转向时离心力的影响,采用仿真计算与试验测试相结合的方法研究了履带车辆的转向性能。采用剪切应力-剪切位移关系模型推导了两侧履带牵引力、制动力及转向阻力矩的计算公式,并通过力学平衡关系构建了履带车辆转向动力学方程。以某型履带车辆为对象,通过试验测试结果与计算结果的对比分析,实现了对履带车辆转向模型的试验验证。     

驾驶员理想转向盘力矩特性研究

对驾驶员理想转向盘力矩的影响因素进行分析,提出了一种用以描述稳态转向工况的驾驶员理想转向盘力矩模型。针对三款不同型号车辆进行驾驶员转向盘力矩道路试验, 建立了中国西南地区驾驶员理想转向盘力矩模型,研究结果表明: 一定车速下,驾驶员理想转向盘力矩是转向盘转角或者侧向加速度的增函数,但随着转向盘转角或者侧向加速度的增大,驾驶员理想转向盘力矩增大的程度减缓;一定转向盘转角或者侧向加速度下,驾驶员的理想转向盘力矩与速度近似成线性正比关系;如果车辆的体积、车重相近,道路条件相同,驾驶员理想转向盘力矩与车辆的型号无关。     

线控转向车辆转向盘转矩特性研究

车辆线控转向系统取消了转向盘与转向轮之间的部分机械连接,车辆转向阻力矩无法直接反馈给驾驶员。从驾驶员偏好转向盘转矩的角度出发,在分析转向盘转矩影响因素的基础之上,提出一种考虑摩擦力矩、阻尼控制力矩、限位控制力矩以及主动回正力矩的线控转向系统转向盘转矩的模型,并通过试验数据对模型中的参数进行辨识。选取双纽线试验和中心区特性试验等进行仿真分析和硬件在环验证。结果表明,所建立的转向盘转矩模型能够保证低速时的转向轻便和高速时的路感清晰,并且很好地描述了车辆在不同行驶工况下的转向盘转矩特性,充分发挥了线控转向车辆转向盘转矩可以根据驾驶员需求自由设计的优势。     

静液驱动履带车辆差速与独立转向性能仿真研究

在对静液驱动履带车辆转向行驶理论分析的基础上,运用MATLAB/Simulink对系统转向过程进行了仿真分析。结果表明:在三种转向工况中,原位转向时车辆所需总功率、马达负载转矩及系统压力均最大,宜采用独立式转向;小半径转向时采用独立式转向可保证驾驶员在转向操纵过程中车辆完成转向的情况下,通过踩加速踏板提高平均车速来提高车辆机动性能;修正转向时采用差速式转向可使系统具有良好动态特性。     

Characterisation of optimal human driver model and stability of a tractor-semitrailer vehicle system with time delay

In this paper, a vehicle/driver close-loop system is studied in order to characterise the inherent model parameters of an optimal human controller for a regulation task (e.g. stabilisation after a wind gust) in articulated vehicle motions. The tractor-semitrailer vehicle model consists of two articulated rigid bodies moving on a horizontal plane with a constant forward speed. The driver establishes his steering control through a time-delayed feedback from current vehicle states with respect to the desired motion. Identification of driver model parameters is achieved through an optimal control approach. The stability of the delayed dynamical system is also studied using a numerical method by computing the eigenvalues near the imaginary axis.     

Variable structure controller design for steer-by-wire system of a passenger car

The electric power steering (EPS) system was developed and the steer-by-wire (SBW) system achieves the purposes of EPS. The advantages of SBW are packaging flexibility, advanced vehicle control system, and superior performance. No mechanical linkage exists between the steering gear and steering column in the SBW system. The steering wheel and front-wheel steering can be controlled independently. The SBW system consists of two motors controlled by an electronic control unit (ECU). One motor is in the steering wheel and develops the steering feel of the driver and the other motor is in the steering linkage and improves vehicle maneuverability and stability. Moreover, the active front steering (AFS) system can be added to the SBW system. AFS reduces the difference between actual and estimated vehicle yaw rate. Up-to-date information from the steering wheel enables drivers to identify road conditions through the tire force, which should be fed back to the steering wheel. Furthermore, several control algorithms related to the vehicle and motor can be used together through the self-aligning torque, which is fed back to the steering wheel. This study proposes a method to control the vehicle yaw rate through an SBW system. This control method is based on a PID control method for the steering-wheel-motor controller, as well as on a sliding mode control (SMC) method for the front-wheel-motor controller and yaw stability controller. The SBW system is modeled using a bond graph method. Results imply that the controllers are robust enough when in contact with nonlinear properties of tire and road conditions. This study is expected to guide further research on the SBW system.     

一种方向盘助力装置的设计

机动车方向盘转向较为费力,现有用于机动车方向盘助力的装置有很多种,其中电子式、液压式助力装置价格较高,不适合应用在机动三轮车上.研究机动车方向盘助力问题,在分析了现有方向盘助力装置的基础上,设计出了一种机动车的方向盘助力装置,主要解决以往机动车转向费力的问题.该方向盘助力装置的关键就是通过两个齿轮的内啮合,将作用在前轮...     

基于FlexRay总线线控转向稳定性研究

线控转向装置取消了转向盘和车轮的机械连接,是未来汽车转向的发展趋势.该文采用魔术轮胎的非线性整车动力学模型,研究了车速、路面附着系数以及前轮转向对汽车稳定性的影响;在此基础上,提出了基于横摆角速度和侧向加速度联合控制的控制策略,提高了汽车的稳定性;建立了基于FlexRay通信的线控转向系统,并建立了dSPACE硬件在环...     

跨坐式单轨车辆辅助导向装置的输出特性

单轨车辆的走行部径向通过曲线时可以减小走行轮的磨耗和导向轮的载荷。以跨坐式单轨车辆辅助导向装置的几何关系和油气弹簧的力学特性为出发点，推导辅助导向装置产生力矩与转向架和车体之间摇头角度的解析关系。建立有辅助导向装置时车辆稳态曲线通过的力学模型，分析辅助导向装置能够使转向架在圆曲线上处于径向位置的条件，并利用多刚体动力学软件建立跨坐式单轨车辆的稳态曲线通过验证模型。通过理论分析和模型仿真计算发现，当合理油压弹簧预压力选择合适的数值时，辅助导向装置的输出力矩与二系悬挂的回转力矩相互抵消，走行部的摇头角接近零，能够使转向架在圆曲线上处于径向位置，并有效缓解走行轮与导向轮的磨耗。     

基于BP神经网络的EPS助力特性研究

提出了基于BP神经网络优化算法计算任意车速下方向盘扭矩与电机助力电流的非线性关系的方法。对基于BP神经网络优化算法的EPS系统控制策略和算法进行了深入研究。通过分析车辆和驾驶员对转向控制的要求和特点,获得了汽车车速和方向盘扭矩二输入下的EPS的助力特性,对研究汽车转向系统助力特性具有实际应用价值和直接指导意义。     

自适应神经模糊推理的方向驾驶员模型研究

以方向驾驶员模型为研究对象,讲解了自适应神经模糊推理系统的原理和结构,并基于自适应神经模糊推理系统建立了一种两输入单输出的方向驾驶员模型。输入变量是道路参考线到预瞄点的横向偏差和道路参考线与车辆X轴之间面积偏差,输出是车辆方向盘转角。首先,通过车辆动力学仿真软件Carsim获取车辆的仿真数据。其次,自适应神经模糊推理系统通过仿真数据能够自动获取模糊控制规则并建立方向驾驶员模糊控制器。最后,将基于自适应神经模糊推理系统建立的方向驾驶员模型和Carsim中的车辆动力学模型进行联合仿真。仿真结果表明:基于自适应神经模糊推理系统所建立的方向驾驶员模型能够对路径进行良好的跟踪。