轮胎侧偏力学特性的胎压影响分析及预测

利用平板式轮胎试验台进行了不同胎压及载荷下轮胎侧偏试验,辨识UniTire模型参数,分析侧向力和回正力矩特性参数与胎压变化的关系。提出预测胎压影响的试验方法,并据此构造胎压影响的预测模型,进而计算模型参数并实现另一胎压下轮胎侧偏特性预测。预测的侧偏侧向力及回正力矩精度都达到85%以上,验证了本文方法的有效性。     

基于载荷转移的爆胎汽车操纵动力学研究

通过分析爆胎引起的车轮半径变小进而引起汽车载荷转移的过程,建立爆胎汽车方向失稳动力学模型.通过研究汽车爆胎后车轮的滚动半径变化的影响,对爆胎汽车姿态变化而引起的载荷转移进行分析;及通过载荷转移结合轮胎特性所导致的各个车轮上的侧偏力大小对汽车行驶方向失稳影响的研究;根据轮胎模型应用魔术公式建立侧偏角与侧偏力的对应关系并建...     

机械弹性车轮稳态侧偏特性的理论与试验分析

为了掌握机械弹性车轮的侧偏特性,对车轮稳态侧偏工况下的力学特性进行理论及试验研究.基于机械弹性车轮结构特点以及刷子建模理论,建立不同侧偏角下车轮稳态侧偏理论模型.利用轮胎动态力学特性试验台架,对车轮样机进行稳态侧偏特性试验分析,得到了车轮侧向力、回正力矩与侧偏角的关系曲线.对比理论模型仿真与样机试验数据,结果表明:车轮稳态侧偏理论模型具有较高的预测精度,能够表达车轮稳态侧偏力学特性.该研究可为改进车轮结构及改善车轮侧偏性能等提供一定的参考.     

冰面上轮胎稳态侧偏刷子模型

为了研究冰面上轮胎的稳态侧偏特性,介绍了胎面橡胶与冰面的摩擦机理。将接触面分为不同的区域分别进行传热分析,建立了橡胶与冰面的摩擦模型。采用高速摩擦试验台得到摩擦系数的试验数据,验证了模型的合理性。利用摩擦模型和轮胎的侧偏特性建立了冰面上轮胎的稳态侧偏刷子模型。研究了冰温、载荷、车速等对轮胎侧向力和回正力矩的影响。试验结果表明:冰面上轮胎的稳态侧偏特性有不同于干燥路面上的特殊规律。     

基于线性估计模型的电动汽车质心侧偏角估计

质心侧偏角估计是车辆稳定性控制系统中的关键技术和难点,针对电动汽车,本文充分利用车轮上的驱动力矩和制动力矩信息,计算出了轮胎上的纵向力。并将轮胎侧向力用纵向力和侧偏角表示或进行局部线性化。这样可以将二自由度车辆模型简化为以侧向速度为状态的线性估计模型,用于电动汽车质心侧偏角的估计。仿真结果表明:基于线性估计模型的质心侧偏角估计器的估计精度较高,对路面摩擦因数的依赖程度小,并且计算简单,可以应用于车辆的稳定性控制系统中。     

轮胎-路面侧向附着动力学数学模型

轮胎-路面侧向附着动力学数学模型用来描述侧向附着系数与车轮滑动率的关系.通过把侧向附着系数表述为车轮滑动率的函数及全面考虑各种基本参数,如路面状况、车速、侧偏角、法向载荷、车轮外倾角和车轮滑动率等对侧向附着系数的影响,对 Pacejka 的模型进行了根本的变革.从而能使它们适用于轿车各种制动工况的研究.和前人有关的数学模型相比较,新模型具有实际应用意义.     

轮胎侧偏角对路面车辆附着性能的影响

轮胎侧偏角对路面车辆纵向和侧向附着系数的峰值和最佳滑转率有重要影响，本文依据实验数据建立回归方程来描述它们之间的依赖关系。纵向烽值系数和侧倔角呈线性关系，侧向峰值系数和侧偏角呈复杂的函数关系；侧偏角对纵向最佳滑转率的影响呈指数函数关系，而对侧向最佳滑转率几乎没什么影响。     

乘用车稳定性自抗扰控制策略

为了提高汽车驾驶过程中的安全性能,研究传统乘用车的操纵稳定性控制策略,并采用分层控制结构设计稳定性控制系统.控制策略包含参考模型、UniTire轮胎模型、参数估计模块,控制量期望值计算模块、自抗扰控制(ADRC)部分及直接横摆力矩分配和滑移率控制模块.采用动力学计算的方法估计质心侧偏角,将估算得到的质心侧偏角和传感器采集得到的横摆角速度作为控制变量.当控制变量超过设定门限值时,采用ADRC计算横摆力矩.基于UniTire轮胎模型建立主动横摆力矩和车轮滑移率的关系确定目标滑移率,通过变参数PID实现滑移率控制.应用硬件在环仿真(HILS)平台分别进行单移线和双移线仿真实验,结果表明:所提出的稳定性控制策略能够提高车辆的操稳性能,使得控制变量能够紧密跟踪期望值.     

分布式驱动电动汽车转矩分配策略研究

针对分布式驱动电动汽车的稳定性控制问题,首先设计了基于卡尔曼滤波算法的质心侧偏角观测器以解决车辆质心侧偏角难以获取及准确性问题,其次针对车辆转矩分配策略提出了一种分层控制策略.上层控制器利用滑模变控制结构计算车辆维持稳定时所需主动横摆力矩大小,下层控制器利用主动横摆力矩结合整车动力学模型构建以最小轮胎负荷率为目标的约束矩阵,并采用粒子群算法进行转矩优化分配.在Matlab/Simulink仿真环境下进行仿真分析,搭建了七自由度整车模型、二自由度线性模型以及魔术轮胎模型,仿真结果表明车辆可以很好地跟随侧偏角、横摆角速度期望值,并具有较低的轮胎负荷率,证明了该控制策略的有效性.     

采用UKF算法估计路面附着系数

为了能够迅速准确获取当前道路信息以提高汽车主动安全性能,提出一种实时跟踪路面附着系数变化的汽车状态估计方法.建立包含Pacejka 89轮胎模型的七自由度非线性汽车动力学模型,通过动力学模型估算出前后车轮垂直载荷,结合轮胎力学模型和UKF(Unscented卡尔曼滤波)算法对轮胎纵向力和滑移率进行估计,进而得到不同附着系数路面条件下的Slip-slope(ρ-S曲线斜率),建立了几种典型路面附着系数与Slip-slope之间的映射关系.应用ADAMS/Car中的路面编辑器构造具有不同附着系数的路面测试环境,验证了提出的方法对突变附着系数估计的可靠性和有效性,表明Slip-slope理论在ADAMS/Car的虚拟试验中同样可以再现.     

自由滚动轮胎侧偏性的模拟研究

本文通过在轮胎印迹内垂直载荷分布理论模型中引入垂直载荷分布形状参数和修正系数，建立了比以往模型更完善的自由滚动轮胎侧偏特性理论模型以６．５０Ｒ１６轮胎为例，分析了侧偏角、外倾角、垂直载荷及其分布形状参数以及垂直载荷分布质心偏布率等对其侧偏特性的影响。     

动态车轮模型的胎体刚度解算

吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室于20世纪90年代提出的动态车轮模型,根据经验估计胎体刚度参数缺乏理论依据,为此本文提出了轮胎胎体六向刚度的解算方法。利用悬架试验台上垂向力、侧向力、纵向力、回正力矩加载试验的数据,计算出轮胎胎体的六向刚度,保证了动态车轮模型的仿真精度。     

驱动力矩对汽车操纵稳定性影响的仿真分析

为了研究驱动力矩在驱动/转向工况下对汽车操纵稳定性的影响,建立了包含纵向运动、侧向运动、横摆运动以及前、后车轮转动在内的非线性5自由度整车模型.通过理论推导和建模仿真,得出驱动力矩对汽车操纵稳定性的影响来自3个方面:轮胎纵向力在侧向的分量、轮胎纵向力对侧偏力的影响和纵向车速的变化.通过对前轮驱动车型进行仿真,结果表明,驱动力矩的增大会使整车转向性能减弱,驱动轮打滑时,汽车失去转向能力.     

动摩擦特性对轮胎侧偏、纵滑复合特性的影响

将轮胎橡胶的动摩擦特性应用于侧偏、纵滑复合工况下的统一刷子轮胎模型中,分析了动摩擦特性参数对复合轮胎模型的影响,建立了附着区、滑移区剪切应力方向角,推导了考虑动摩擦特性的复合特性力学表达式,建立了可实现不同速度、不同路面及任意侧向、纵向摩擦特性下仿真的理论模型。     

轮胎－路面纵向附着动力学数学模型

路面车辆动力学研究中所需的轮胎－路面纵向附着能力的数学模型用来描述纵向附着系数与车轮滑动率的关系．通过考虑路面状况、车速、侧偏角、法向载荷和车轮滑动率等基本参数对纵向附着系数的影响，完善了Ｐａｃｅｊｋａ的模型．从而使它们适用于轿车各种制动工况的研究．和前人有关的数学模型相比较，新模型更全面、更简明、应用更方便．     

主动前轮转向和直接横摆力矩集成控制

针对车辆操稳性控制中功能耦合的主动前轮转向（AFS）与直接横摆力矩控制（DYC）的任务协调问题,提出优化相平面法进行稳定区域划分.基于所提方法建立轮胎侧向力特性协调准则,实现纵横向动力学系统操稳性集成控制.以前、后轮侧偏角及两者之差作为车辆横向稳定的表征量,结合轮胎侧向力特性划分车辆横向状态为稳定、临界稳定和失稳状态区间.建立AFS与DYC的协调准则.考虑控制算法面向实际应用时状态量的获取问题,建立基于超螺旋算法的状态观测器估计车辆前后轮侧偏角.分别设计基于自适应超螺旋高阶滑模算法的AFS和DYC控制器,在消除控制器抖振和避免频繁切换的基础上完成稳定性控制.试验结果表明,所提协调准则和控制算法对协调AFS和DYC有积极作用,且操稳性控制效果良好.     

汽车动力学稳定性的研究

首先用相平面法判断车辆的稳定状态,对横摆和侧偏随转向输入角和车速变化的收敛性进行了分析,证明了随车速和转向角输入的增大稳定域减小最后消失.其次用奇点分岔法对车辆稳定性进行了分析,把无耦合的侧向力和垂向力矩分别作为外部输入,分析其对侧偏和横摆收敛的影响.结果表明,垂向力矩输入对侧偏角和横摆角速度的结点都有影响,侧向力输入对侧偏角结点影响相对较大.因而,可以根据不同的横摆角速度和侧偏角,选择不同的侧向力和横摆力矩的组合以改善车辆稳定性.     

基于UKF的分布式驱动电动汽车轮胎侧向力估计

轮胎侧向力是影响车辆横向稳定性的关键因素,但难以对其进行直接检测。利用分布式驱动电动汽车轮胎纵向力可直接计算的特点,将轮胎纵向力作为输入量,基于UKF估计算法实现分布式驱动电动汽车前后轴轮胎侧向合力的估计。结合垂直载荷与轮胎侧向力的关系,实现前后轴左右侧轮胎侧向力的分配。通过CarSim和MATLAB/ Simulink联合仿真,分析了UKF估计算法和直接计算法的估计精度,验证了所提出方法的优越性。同时,分析了具有参数不确定性时估计算法的鲁棒性,证明质量参数的不确定性对估计精度影响较大。     

时变垂直载荷及时变滑移率下轮胎的纵滑特性

在稳态半经验模型的基础上,根据松弛长度和有效滑移率的概念建立了能表达时变垂直载荷及时变滑移率低频输入下的轮胎纵滑特性非稳态半经验模型。该模型用一个弹簧(代表胎体的平移弹性)和稳态模型(代表胎面与路面的接触作用,也称接触模型)串联来近似表达轮胎的动态响应。试验表明,该模型的仿真结果与试验结果吻合,可以比较精确地表达轮胎非稳态纵滑特性。该模型满足一定理论边界条件,精度高且形式简单,易于车辆动力学应用。     

大客车防侧滑主动前轮转向控制研究

大客车的底盘长宽比大,高速侧滑甩尾时,轮胎纵向力控制产生的横摆力矩有限,纠摆效果不佳,容易发生死伤惨重的侧翻事故,为此,提出一种大客车防侧滑主动前轮转向滑模控制策略.基于线性轮胎与非线性轮胎侧偏力的偏差进行轴侧向力饱和估计,对大客车侧滑状态进行准确预判.采用等效控制加切换控制设计防侧滑主动前轮转向滑模控制器,通过引入一个虚拟中间变量,对横摆角速度与质心侧偏角综合反馈控制进行简单解耦,简化一类欠驱动控制系统设计.应用Matlab/Simulink建立大客车防侧滑主动前轮转向控制系统模型并进行仿真分析,结果表明,所提出的控制策略能对大客车侧滑甩尾进行有效控制,具有较强的鲁棒性,并提高了对期望轨迹的跟踪性能.