匹配机械弹性车轮的分布式驱动电动汽车稳定性控制

车辆的稳定性一直以来是车辆安全研究的重要问题,车辆在紧急变道或者避障等极端工况下非常容易失去稳定性。首先,根据车轮刷子理论,建立匹配机械弹性车轮(Mechanical elastic wheel,MEW)的纵向和侧偏力学模型。接着,为了深入研究装备MEW的分布式驱动电动汽车的横向稳定性,提出一种分层控制结构。为了提高滑模控制器的鲁棒性,上层控制器采用积分联合终端的滑模控制器,通过获得期望的横摆力矩来提高车辆的横向稳定性。在下层控制器中根据采用全轮纵向力轴载比例分配模式,以前、后轴载估计值为比例分配各轴总的驱动力与横摆力矩。建立匹配MEW的车辆动力学模型,通过Carsim和Matlab/Simulink联合仿真对分层控制结构进行了多种复杂工况下的验证。仿真结果表明,提出的控制算法能够有效地提升装备MEW车辆的横向稳定性。     

机械弹性车轮结构参数对汽车侧翻稳定性的影响

为深入研究机械弹性车轮（MEW）的结构参数对汽车侧翻稳定性的具体影响,利用刷子理论模型建立了MEW稳态侧偏简化理论模型,利用理论、试验以及数值仿真等方法,分析了结构参数（包括几何参数和材料参数）对MEW侧偏特性的具体影响。以改进的载荷转移率作为侧翻稳定性的评价指标建立了匹配MEW的整车非线性3-DOF侧翻预测模型,研究了车轮侧偏力学特性对侧翻稳定性的具体影响规律。结果表明：铰链组结构参数对侧偏特性影响较小,适当增大弹性环分布高度、减小輮轮断面高宽比和初始剪切模量可以增大车轮侧偏刚度和侧向力峰值,进而提高匹配机械弹性车轮汽车的侧翻稳定性。     

机械弹性车轮的结构参数化设计

针对机械弹性车轮的结构尺寸发生细微变化或者结构不满足强度、刚度等要求时,都需要进行重复设计以致延长设计分析周期的问题,基于参数化设计和Pro/E二次开发的理论,开发了机械弹性车轮的结构参数化设计平台,该平台以交互的方式实现机械弹性车轮强度和尺寸校核、三维零件模型和工程图的自动生成、虚拟装配等,同时避免了在传统设计过程中通过查阅国家标准、工程手册来确定设计参数等繁琐工作。实例结果表明,利用所提出的技术与方法能够实现机械弹性车轮结构参数化设计。     

局部损伤的机械弹性车轮的静动态特性

研究了0轮的局部损伤对机械弹性车轮静动态特性的影响规律。根据车轮工作原理和结构特征,建立了非线性车轮有限元模型,利用模态分析的有限元方法计算了无损伤车轮的固有频率和振型;结合车轮的力学特性和充气轮胎的常见失效形式,对车轮的失效形式和危险区域进行了分析;采用刚度退化模型模拟车轮局部损伤,分析了不同位置、不同损伤状态下车轮固有频率的变化规律和静接地承载工况下的受力特征;将B级随机路面不平度作为动态激励输入,研究了局部损伤车轮的动态响应规律。研究表明:随着0轮局部损伤程度的加深,车轮的固有频率逐渐降低,最大应力的位置不变,应力峰值变大;无损伤车轮的动态应力响应峰值小于局部损伤车轮的动态应力响应峰值;随着损伤程度的加深,在共振频段动态应力响应峰值变大,其他频段内变化不大。     

新型机械弹性车轮的建模与通过性研究

为了提高轮胎的防刺破、防爆胎和安全防弹性能,提出一种用于某型轮式特种车辆的新型机械弹性车轮。通过分析车轮的系统构成,建立了弹性力学模型与有限元模型,并分别进行求解计算,计算结果显示两种模型的变形吻合,表明有限元模型能很好地反映车轮的变形情况。利用该有限元模型计算得出车轮的滚动半径,之后进行了通过性分析,详细阐述了挂钩牵引力各个分力的影响因素,为以后车轮的设计改进提供了理论支持。与普通充气轮胎的对比表明,机械弹性车轮更具通过性方面的优势。     

机械弹性车轮滚动状态稳态温度场有限元分析

通过合理假设,建立了机械弹性车轮三维模型和热平衡状态简化传热数学模型,并进行了滚动状态应力、应变分析。根据简化条件,在有限元软件中建立二维稳态温度场模型,仿真得到了滚动状态下胎体内部温度场分布。分析了车速、橡胶材料损耗因子、导热系数和车轮断面宽度对最高温度的影响。应用多元回归技术建立了滚动状态下最高温度与多因素变化回归方程,进行了F分布检验和预测案例的分析,表明所建回归方程可信度很高,可用于预测滚动状态下最高温度。     

机械弹性车轮径向刚度和阻尼模型的分析

针对新型机械弹性车轮刚度特性,利用曲梁理论建立了弹性基础封闭圆环曲梁模型,对车轮刚度与輮轮抗弯刚度、铰链组弹性基础刚度及激振频率之间的关系进行了分析。结合车轮静态和动态试验分析结果,验证了根据曲梁理论所建模型的正确性,并分析了车轮刚度与车轮变形量、变形速率及激振频率之间的解析关系。根据分析结果建立了车轮刚度和阻尼的非线性解析模型,该模型反映了车轮变形量和激振频率对车轮刚度的影响,以及车轮变形速率和激振频率对车轮阻尼的影响,从而为车轮结构振动的进一步研究提供指导。     

机械弹性车轮静动态特性研究

为了揭示机械弹性车轮的性能特点,基于力学理论和虚拟样机技术对机械弹性车轮的静动态特性进行了研究。在静态工况下,对比分析机械弹性车轮完好状态下和有一根铰链组受损状态下的静力承载特性,结果表明,受损状态下承受最大拉力的铰链组与完好状态时有较大不同,不再位于輮轮顶部,且最大拉力值提高很多。在动态工况下,建立机械弹性车轮的驱动轮、从动轮和制动轮的力学模型,分析轮毂、铰链组和輮轮之间的力传递特性。最后在ADAMS中建立装配机械弹性车轮的整车模型并进行仿真研究,结果验证了机械弹性车轮的转动滞后角与输入转矩、车速和地面切向力之间的内在联系。     

基于新型机械弹性车轮的整车平顺性分析

针对越野汽车的特殊行驶环境,为了提高轮胎的防刺破、防爆胎和安全性能,提出一种新型机械弹性安全车轮。在深入分析其结构的基础上,建立了有限元模型,并求解了各个方向的刚度。在ADAMS中建立了包括新型机械弹性车轮在内的整车模型,经随机路面输入仿真分析得出如下结论：基于机械弹性车轮的整车符合平顺性要求且满足普通轮胎的平顺性规律。在高速下,基于子午线轮胎整车的平顺性略优于基于新型机械弹性车轮整车的平顺性。     

一种非充气机械弹性安全车轮的研究进展

轮胎是汽车与路面之间接触并产生相互作用的唯一媒介,直接影响着汽车的操纵稳定性、行驶安全性及乘坐舒适性等。然而,传统充气轮胎往往存在爆鼓、爆胎、泄气以及胎压不稳等安全隐患,严重影响汽车行使的安全性。为此,提出安全车轮基本概念,概述安全车轮的发展现状,阐述机械弹性安全车轮的结构和原理;介绍机械弹性安全车轮的数值计算模型、简化解析模型,以及相应的机械弹性安全车轮的垂向力、纵向力、侧向力、侧偏特性、侧倾特性、动态特性、响应特性、牵引特性、包容特性等的计算,和台架或者装车试验验证;研究结果揭示了机械弹性安全车轮的基本特性,为机械弹性安全车轮的研发与推广应用奠定一定的理论基础,期望促进非充气安全车轮的发展。     

基于LMI的永磁直线电机H∞鲁棒控制器设计

针对永磁直线同步电机(PMLSM)伺服控制中存在的模型摄动和外部干扰问题,保证闭环控制系统的鲁棒稳定和鲁棒性能,将基于状态反馈的H∞鲁棒控制器应用到永磁直线同步电机的速度环和电流环设计中,通过建立伺服系统鲁棒控制的状态空间模型,将H∞标准设计问题转化为线性矩阵不等式(LMI)的最优解求解问题,利用Matlab LMI工...