基于有限元的轮胎自激振动时频分析

研究汽车轮胎减少磨损,延长使用寿命的问题,轮胎多边形磨损与胎面质量块的侧向自激振动密切相关.了解产生自激振动的速度区间以及胎面与地面的摩擦状态就显得十分重要.因此建立了轮胎一地面系统的理论模型,引入符合轮胎橡胶摩擦规律的摩擦曲线.运用有限元软件,建立子轮胎与地面有限元模型,导入上述摩擦曲线,分析了位移时间历程和位移速度相平面图,发现了容易产生自激振动的速度区间.选择三种特征车速进行仿真.结果证明通过研究可以减少轮胎的磨损量,延长寿命,为今后轮胎多边形磨损正确建模有参考价值.     

基于Dugoff轮胎模型的爆胎车辆运动学仿真

研究爆胎车辆运动模型问题,车辆行驶过程中发生爆胎易引起交通事故。根据实车试验得到爆胎后车辆的运动特性比较困难,通过对轮胎力学特性的研究,考虑到爆胎后轮胎刚度和有效滚动半径等参数的变化,在Dugoff轮胎模型的基础上,建立一种能够描述轮胎爆胎力学特性模型,并在Simulink中搭建了七自由度整车仿真模型。假设在驾驶员不干预的情况下,仿真了车辆在高速直行和转向时发生爆胎后的运动状况,并对爆胎导致车辆偏航的原因进行了分析。结果表明,搭建的模型可以真实反映爆胎后车辆运动特性的变化,并为稳定性研究提供了依据。     

一种新型的轮胎力级联估计方法

为了增强车辆主动安全性和底盘的集成控制,根据干扰输入观测器理论,基于简化的车轮动力学模型设计估计器,对每个轮胎纵向力进行估计.此外,基于"自行车"模型,利用车辆动力学,在纵向轮胎力估计值的基础上估计轮胎侧向力.涉及到的车载传感器测量值包括发动机扭矩和转速、轮缸压力、车轮角速度、方向盘转角、侧向加速度和横摆角速度.为验证轮胎力级联估计方法的有效性,应用高保真的车辆动力学软件ve DYNA进行了仿真研究,并与扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)方法作对比分析.实验结果表明,轮胎力级联估计方法能够获得车辆轮胎力的估计效果.     

基于ADAMS/MATLAB联合仿真的LuGre动态轮胎模型研究

轮胎作为车辆与路面接触的唯一载体,其力学特性是车辆动力学响应分析和控制的重要基础.目前仿真研究中所使用的轮胎模型多为稳态模型,不能精确地描述轮胎的动态特性.因此,将动态轮胎模型应用于车辆动力学仿真软件中,对于整车动力学仿真和研究具有重要的作用.多体动力学软件Adams中自带的轮胎摩擦模型为静态模型,它将摩擦系数视为一个静态值,而实际轮胎与路面之间的摩擦是动态变化的,应为相对速度和位移的动态函数,所以本文以基于Lu Gre动态轮胎模型,应用Matlab/Simulink软件构建动态轮胎模块,通过接口与Adams/Car连接,进行整车模型与Simulink轮胎模型的同步联合仿真,实现轮胎与路面动态接触的历程的模拟,提高车辆系统仿真的精度.     

基于滑模观测器的汽车轮胎力级联估计方法

提出了一种新型的基于滑模观测器理论的汽车轮胎力级联估计方法．首先基于单轮滚动动力学模型,以车轮转动角速度及驱动力矩作为输入,针对每个车轮的纵向轮胎力设计了纵向轮胎力滑模观测器．又采用了简化的车辆2自由度模型,以纵向轮胎力估计值、 前轮转角、 侧向加速度及横摆角速度作为输入,分别设计了前、 后轴侧向轮胎力滑模观测器．最后,为验证所设计的观测器的有效性,应用高保真车辆动力学软件veDYNA进行了仿真研究,并与扩展卡尔曼滤波（extendedKalman filter,EKF）方法进行了对比分析．实验结果表明,基于滑模观测器的车辆轮胎力级联估计方法具有更高的准确性．     

基于LuGre摩擦模型的轮胎自振系统数值分析

为用多边形磨损理论研究汽车轮胎磨损,针对最简化的单自由度胎面-路面非线性系统,单独分析胎面侧向自激振动特性与车速的关系. 将LuGre摩擦模型引入胎面-路面单自由度振动系统,模拟轮胎与路面的实际摩擦情况. 利用Matlab仿真胎面在不同车速条件下的振动情况. 结果表明在一定的系统参数设置下,胎面在轮胎宽度方向上能产生硬自激,且车速范围与已知情况基本吻合,从而证明该理论模型正确.     

多智能神经网络轮胎模型仿真研究

现在采用神经网络等新技术的高速、高频、大幅度和瞬态变工况的非线性模型是轮胎建模的主要研究问题.以前运用BP算法存在训练速度慢,易陷入局域极值而得不到适当的权值分布等缺点,以至于在实际应用中需要多次进行训练才能得到较为理想的结果.而采用进化算法对神经网络系统进行优化能在很大程度上解决上述问题.再将基于知识的多智能体思维进化算法(KMMEA)引入到神经网络权值优化中,建立了侧向力、纵向力联合工况下的非线性轮胎模型,绘制出有界非线性函数族并整理为非线性不确定系统.在Matlab中的仿真实验结果表明,算法对轮胎模型的精度和建模的效率有显著的提高.     

飞机防滑刹车系统动力学建模及仿真研究

完整的刹车动力学建模和仿真对飞机防滑刹车系统设计和性能研究有着重要意义.根据理论力学原理,在综合考虑飞机机体、起落架、轮胎特性的基础上,推导了适于飞机刹车的三维动力学模型,建立以机体、起落架、轮胎为主要实验对象的相对滑移率控制的防滑刹车系统仿真模型.仿真结果反映出风阻、侧风干扰、非对称着陆等环境因素及起落架和轮胎特性对飞机刹车系统性能的影响,所建模型较真实的符合实际物理过程.     

某车载导弹轮胎支撑发射仿真研究

在某车载导弹发射时轮胎支撑问题的研究中,为能够提高武器系统的应急性和实用性,并验证轮胎支撑发射的可能性,利用Brushing约束解决了适配器与导弹的约束问题,利用控制程序实现导弹连发和解锁,在ADAMS软件里进行了可视化动力学仿真,建立3种轮胎支撑模型,弹簧阻尼模型、碰撞模型和UA轮胎模型,通过轮胎与地面的相互作用力的比较,论证建立模型的可信性.对比不同支撑模型下发射车质心运动参数和发射架运动参数,及导弹出筒后下沉量和俯仰方向运动参数,得到轮胎支撑发射是可行的.     

山区道路车辆动力学模型与行车安全分析

针对道路的几何线形,特别是纵坡坡度与弯道半径对车辆行驶状态的影响,建立了车路耦合的8自由度山区道路行驶的车辆动力学模型以及Dugoff轮胎力模型.结合车载GPS/IMU的测量信息,解算了不同车轮的滑移率以及垂直载荷,并通过横向载荷转移率(LLTR)对车辆的行驶稳定性进行分析.结果表明:车辆行驶过程中的侧向加速度与道路纵坡坡度以及车辆重心高度与宽度的比率h/T有关,坡度越陡,h/T越大,侧向加速度越大,车辆的行驶稳定性越差,降低车辆的行驶速度与侧向加速度可提高车辆的行驶稳定性.     

基于自激励振动理论的轮胎多边形磨损研究

建立轮胎-悬架-车身系统的考虑时间延迟的轮胎多边形磨损动力学模型,探讨基于自激励振动理论的轮胎多边形磨损现象。研究表明：轮胎多边形磨损是一种典型的非线性自激励振动,不同车型、不同轮胎磨损状况下,系统的自激励振动频率不同,常见频率区间为100—400Hz;轮胎周向多边形磨损现象即自激励振动出现在特定的车速区间;轮胎多边形磨损的边数等于自激励振动系统的固有频率和车轮转动频率之比;轮胎在特定频段的固有频率对自激励系统振动有很大影响。     

Application of global sensitivity analysis to a tire model with correlated inputs

When a vehicle equipped with tire is manoeuvred on the ground, the tires are submitted to a number of forces – longitudinal force when driving or braking torque is applied to the wheel and/or lateral force when the wheel is steered to turn at a corner. Pacejka model describes these forces that represent the reaction of the road onto the tire. This nonlinear model depends on correlated parameters such as the friction coefficient, the vertical load, and the cornering stiffness, which have to be identified from some measurements. The sensitivity of Pacejka model to these correlated parameters are studied using an approach based on polynomial chaos. It consists in decorrelating the parameters using the Nataf transformation and then, in expanding the model output onto polynomial chaos. The sensitivity indices are then obtained straightforwardly from the algebraic expression of the coefficients of the polynomial expansion.     

Corner-based estimation of tire forces and vehicle velocities robust to road conditions

Recent developments in vehicle stability control and active safety systems have led to an interest in reliable vehicle state estimation on various road conditions. This paper presents a novel method for tire force and velocity estimation at each corner to monitor tire capacities individually. This is entailed for more demanding advanced vehicle stability systems and especially in full autonomous driving in harsh maneuvers. By integrating the lumped LuGre tire model and the vehicle kinematics, it is shown that the proposed corner-based estimator does not require knowledge of the road friction and is robust to model uncertainties. The stability of the time-varying longitudinal and lateral velocity estimators is explored. The proposed method is experimentally validated in several maneuvers on different road surface frictions. The experimental results confirm the accuracy and robustness of the state estimators.     

基于Android的车胎监测系统软件的设计与实现

目前车胎监测系统中,车胎内传感器实时监测胎温胎压,通过无线发送到无线接收端,无线接收端通过CAN总线传送到仪表盘区的专用液晶屏进行展示。由于基于Android的中控大屏由于具有丰富的娱乐功能、方便与手机和网络互联的优点,已经成为高端新能源客车的流行配置。通过设计转换模块将车胎监测无线接收端CAN接口设备转成USB串口,接到安卓中控大屏进行展示,并设计Android应用程序进行车胎监测信息展示,可自行设定报警阈值,车胎监测信息展示更直观便捷;复用中控大屏进行车胎信息展示,节省了专用液晶屏,从而降低系统成本和方便司机操作,经实际应用满足了实时车胎监测的功能。     

轮胎均匀性数据处理及管理系统

介绍轮胎均匀性试验的基本原理、数学模型、数据处理及设备控制与管理,并在QLJ系列轮胎均匀性试验机上进行实践,效果良好,为实现管控一体化打下了基础。     

Estimation of the tire slip angle under various road conditions without tire–road information for vehicle stability control

This paper presents a tire slip angle estimator based on an Interacting Multiple Model (IMM) algorithm for vehicle stability control. The proposed algorithm is capable of estimating the tire slip angles under various road conditions without the prior knowledge of tire and road condition by only using on-board vehicle sensors. Instead of employing tire and road information, the proposed algorithm utilizes multiple numbers of model candidates to represent all aspects of vehicle motions under various road conditions. Each model candidate is a combination of lateral vehicle dynamics and transient/steady state tire dynamics. The proposed algorithm evaluates the fidelity of each model candidate to the current vehicle dynamics with probability. Moreover, in the proposed algorithm, multiple numbers of Kalman filters are embedded with these model candidates as process models. The final estimate of the proposed algorithm in each time step is a linear sum of the posteriori states from multiple embedded filters with the calculated probability as coefficients. The proposed estimation algorithm has been evaluated via vehicle tests. The tests have been conducted on dry asphalt and wet asphalt using a luxury passenger car equipped with a high-performance GPS for reference and data logging computer. The results have shown that the proposed estimator can successfully estimate tire slip angles with satisfactory accuracy under various road conditions     

基于轮胎/路面磨擦状况估计的轮胎故障观测器设计

轮胎故障是造成交通事故的主要原因之一.但是目前大多数轮胎故障监测方法由于需 要使用各种复杂的传感器因此制造代价高昂且不可靠.为此,提出了一种新型实用的轮眙故障观 测器.基于考虑外界不确定干扰的新型动态轮胎/路面磨擦模型,该观测器仅仅使用汽车驱动力 及轮胎转速数据,跟踪估计轮胎/路面磨擦系数的变化,并通过对磨擦状况的分析对轮胎状态做 出合理的判断.由于转速传感器是汽车防滑刹车控制系统(ABS)的基本组成部分,因此该观测器 可与ABS结合工作,低成本的实现轮胎故障监测.     

轮胎智能监测系统的研究

研究了汽车轮胎的智能监测系统．并介绍了一种实现轮胎温度压力直接监测系统的方法。对于整个系统的硬件组成及软件设计做了细致的阐述。提出了一种基于Microchip公司的PlC单片机的轮胎智能监测模块的设计方案．以及基于PTR2000无线收发模块的无线通讯方案。该系统可随时测定每个轮胎内部的实际温度和瞬压．可有效避免爆胎事故的发生。     

轮胎花纹图像检索技术综述

轮胎花纹图像检索在交通事故处理及刑事案件侦破中是获取破案信息的重要手段,虽然基于内容的图像检索技术已发展数十年,但由于轮胎花纹图像数据的来源及应用场景特殊等因素,目前这方面的研究文献并不多。在研究近年来轮胎花纹图像检索领域相关文献的基础上,对该领域的技术现状进行总结分析。首先,围绕轮胎花纹纹理特征提取和高层语义特征提取两项关键技术描述了该领域的主要研究成果,并总结了轮胎花纹数据库以及检索性能评价指标。然后,分别针对轮胎花纹低层特征和高层特征提取进行实验对比并分析结果。最后,结合现有技术及实际应用需求,分析了该领域的技术发展趋势并指出了未来的研究方向。     

基于阿克曼原理的4WID/4WIS汽车循迹控制研究

针对四轮独立驱动、独立转向汽车循迹控制精度和转向稳定性兼容问题,同时考虑减小轮胎磨损,延长轮胎使用寿命,本文基于阿克曼转向原理和RBF神经网络PID理论,提出了一种自适应的循迹控制方法.首先,设计了基于RBF神经网络PID理论的自适应转向控制器,用于控制前内轮转角,保证循迹精度;其次,后内轮以减小质心侧偏角为目标进行辅助转向,保证转向稳定性;接着,基于阿克曼转向原理,确定外轮转角,保证各轮侧偏力分配合理;最后,采用同一瞬心法,确定各车轮转速,以减小轮胎滑动率.本文搭建了CarSim和MATLAB/Simulink联合仿真平台,进行了仿真实验,结果表明：本文提出的循迹控制方法,不仅能获得较小的循迹偏差和质心侧偏角,保证了足够的循迹控制精度和转向稳定性,同时还减小了轮胎滑动率,有利于减小轮胎的磨耗.