李亮--汽车动力学稳定性控制研究进展
汽车动力学稳定性控制研究进展
控 制的要求进一步提 高，为 了减少控制 的滞后性 ，介绍基于预测横摆角速度 的 Ａ Ｙ Ｃ控制 策略 ，同时为 了减少汽车在对开路
面上的抖动 ，介绍 防抖振 的 Ｔ ＣＳ控制技术 。通过不 断的探 索和研究 ，稳定性控制 技术在国 内的产业化也逐步在实现 。 关键词 ：汽车 动力 学稳定性控制 建模 状态观 测 控制策略 中图分类号 ：Ｕ ４ ６ ９
Ｐｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏ ｎ Ｖｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ Ｄｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｓ Ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
ＬＩ Ｌｉ ａ ｎ ｇ Ｊ Ｉ Ａ Ｇａ ｎ ｇ Ｓ ＯＮ Ｇ Ｊ ｉ ａ ｎ ＲＡＮ Ｘｕ
ｏ ｆ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｄ ｎａ ｙ ｍｉ ｃ ｓｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｃ ｎ ａ ｂ ｅ ｃ ｌ ｓｓ ａ ｉ ｉｅ ｆ ｄ ｉ ｎ ｔ ｏ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｎ ｇ ， ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ｏ ｂ ｓ ｅ ｒ ｖ ａ ｉｏ ｔ ｎ ， ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｒａ ｔ ｔ ｅ ｇ ｙ ｎｄ ａ ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｉ ａ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ．
(参考)汽车动力学论文
汽车动力学课程名称: 汽车动力学学院(直属系): 交通与汽车工程学院学生姓名: 姚远学号: 212013********* 年级/ 专业 : 2013级车辆工程题目: 汽车动力学控制系统研究教师评议成绩: 任课教师: 陈翀开课学院: 交通与汽车工程学院汽车动力学控制系统研究摘要汽车动力学控制系统是一种新型的主动安全控制系统，它是继防抱死系统和防滑控制系统发展起来的。
文章详细介绍了它的原理，并通过仿真计算阐述它在汽车中的作用及发展状况和前景。
关键词：控制系统动力学汽车AbstractAuto dynamics control system is a new positive safety control system, it is developed based on anti-seizure brake system and anti-slip control system．This article introduces the principle describes its role though simulation calculation and presents its development status and prospect．车辆动态稳定性主要是指车辆行驶的方向稳定性和抵抗外界侧向力的能力，它主要包括两个方面：操纵稳定性能和方向稳定性能。
车辆动力学控制(VDC)是利用车辆动力学状态变量反馈来调节车轮纵向力大小及匹配，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的一种新型主动安全控制技术。
1、车辆动力学控制原理汽车在路面上行驶。
其附着力要受路面条件的影响，当附着力达到附着极限时，车辆的动力学性能将发生改变。
附着力包括纵向力和侧向力，当纵向力达到附着极限时，将影响车辆的驱动性能或制动性能，同理，当侧向力达到附着极限时就将影响车辆的侧向性能，也就会影响车辆的动力学稳定性能。
汽车横向稳定的模糊控制
在国内，由于目前还没有自己实际开发稳定性控制系统的能力，只有在少许中外合资企业汽车上安装了汽车动力学稳定性控制系统，如奥迪A6、新帕萨特等，汽车动力学稳定性控制的研究大多数还只是停在理论研究阶段。袁红军介绍了汽车动态稳定控制系统在汽车高速转弯出现失控时的控制，利用前后轮制动方法来对汽车的转向不足或转向过度进行控制，有效地增加了汽车的稳定性。王德平、郭孔辉，针对车辆动力学稳定性控制的基本原理进行了理论研究，用逻辑门限值控制理论对其驾驶员模拟器进行了虚拟驾驶验证，并对汽车动力学稳定性进行了仿真研究。同时，盖玉先根据利用相平面法判断车辆的稳定状态，用奇点分岔法对车辆进行稳定性分析，得出转向角和车速对侧偏和横摆有影响。董华林在ADAMS／CAR中建立整车虚拟样机模型，对ESP进行了仿真研究，采用质心侧偏角估计期望横摆角速度的边界，此控制方法有效地改善了车辆动力学定性。蒋伟荣介绍了车辆稳定性控制系统的工作原理，从总体上描述了以MC68376为核心控制器的电控单元(ECU)的组成结构，设计出的ECU能有效改善车在极限工况下的操纵稳定性。冯金芝、喻凡等人心们利用混合仿真这一先进技术，建立了8自由度车辆动力学系统模型，然后利用前馈补偿和模糊控制策略，设计了车辆横向稳定性控制器，最后对车辆横向稳定性控制系统进行了实时混合仿真研究。朱德军在比例四轮转向汽车模型的基础上，通过改变汽车两侧轮胎的纵向力形成直接横摆力矩控制，然后在基于H&控制理论的基础上对汽车在不同车速下的阶跃响应做了仿真，得出这控制方法比普通四轮转向控制方法更能提高汽车的操纵稳定性。吴义虎提出一种基于横摆力矩和主动前轮转向相结合的车辆横向稳定性控制方法，利用前馈补偿和模糊控制产生横摆力矩和附加的前轮转角来控制车辆的横摆角速度和侧偏角，并分别对前轮转角阶跃输入和正弦输入两种工况进行了仿真研究。刘彩志重点讨论了轮胎的非线性和车辆动力性试验的控制策略，即把轮胎的非线性和汽车动力性都考虑在内的直接横摆力矩底盘控制，该控制策略大大地提高了汽车大侧偏角和高侧向加速度下的操纵稳定性和主动安全性。赵治国、罗俊探讨了汽车转弯行驶在极限运动工况下依靠对各车轮施加不同纵向制动力从而产生辅助横摆力矩来提高汽车动力学稳定性的基本原理，提出了汽车动力学稳定性变结构控制策略及设计了滑模控制器，并通过仿真验证了该方案的可行性。曹登庆，考虑含有不确定独立参数摄和非线性不确定性的车辆动力学模型，应用Lyapunov稳定性理论和矩阵代数技巧导出系统的横向稳定性准则，对承受不确定悬挂的车辆的横向稳定性进行了鲁棒性分析。赵树恩、李以农，等人针对车辆在极限运动工况下转弯或变道行驶时横向稳定性控制问题，设计了基于车辆动力学模型及运动学关系相结合的质心侧偏角估计器，运用滑模控制理论，以车轮纵向制动力矩和方向盘转角为控制目标，建立了联合滑模控制系统，有效地改善了车辆在极限工况下的横向稳定性。
动力学系统中的稳定性分析方法和准则
动力学系统中的稳定性分析方法和准则动力学系统是研究物体或系统在时间变化中的行为和变化规律的学科。
在实际应用中，我们经常需要分析系统的稳定性，以便了解系统的演化趋势和预测未来的行为。
本文将介绍动力学系统中的稳定性分析方法和准则。
一、线性稳定性分析方法线性稳定性分析方法是一种常用的分析动力学系统稳定性的方法。
它基于线性化假设，即假设系统在某一点附近可以近似为线性系统。
线性稳定性分析方法的基本思想是通过研究线性系统的特征值来判断系统的稳定性。
线性稳定性分析方法中的一个重要工具是雅可比矩阵。
雅可比矩阵是一个方阵，其元素是系统的偏导数。
通过计算雅可比矩阵的特征值，我们可以判断系统在某一点的稳定性。
如果所有特征值的实部都小于零，那么系统在该点是稳定的。
二、非线性稳定性分析方法线性稳定性分析方法只适用于线性系统，而在实际应用中，我们经常遇到非线性系统。
非线性稳定性分析方法通过研究系统的相图来判断系统的稳定性。
相图是描述系统状态随时间变化的图形。
通过绘制相图，我们可以观察系统的稳定点、极限环等特征，从而判断系统的稳定性。
例如，如果相图中存在一个稳定点，那么系统在该点是稳定的。
非线性稳定性分析方法中的一个重要工具是李雅普诺夫函数。
李雅普诺夫函数是一个能够衡量系统状态随时间变化的函数。
通过研究李雅普诺夫函数的变化趋势，我们可以判断系统的稳定性。
如果李雅普诺夫函数随时间递减，那么系统是稳定的。
三、稳定性分析准则稳定性分析准则是判断系统稳定性的一些基本规则。
在动力学系统中，有许多经典的稳定性分析准则。
其中一个著名的稳定性分析准则是拉普拉斯稳定性准则。
拉普拉斯稳定性准则是基于拉普拉斯变换的方法，通过计算系统的传递函数来判断系统的稳定性。
如果系统的传递函数的所有极点都位于左半平面，那么系统是稳定的。
另一个常用的稳定性分析准则是Nyquist准则。
Nyquist准则是基于奈奎斯特曲线的方法，通过绘制系统的频率响应曲线来判断系统的稳定性。
汽车动力学及其控制
汽车动力学及其控制
汽车动力学是研究汽车在运动状态下的力学、运动学和振动学等现象的学科，它涉及到汽车的加速、制动、操纵等方面的问题。
汽车动力学的主要目标是理解和优化汽车在不同工况下的运动性能，以提高驾驶安全性、舒适性和燃油经济性。
汽车动力学的主要内容包括：
汽车运动学：研究汽车的运动状态，包括速度、加速度、位移等。
这涉及到汽车的运动方程、轨迹规划等内容。
汽车力学：研究影响汽车运动的力，包括引擎产生的推进力、刹车产生的阻力、轮胎与路面之间的附着力等。
汽车力学是汽车动力学中的一个核心领域。
操纵稳定性：研究汽车在操纵过程中的稳定性，包括横向稳定性（转向稳定性）、纵向稳定性（加速度和刹车时的稳定性）等。
汽车振动学：研究汽车在运动过程中的振动问题，包括悬挂系统、车辆舒适性、悬挂系统的调校等。
汽车动力学与控制是将控制理论和方法应用于汽车动力学问题的学科。
在汽车动力学中，控制的目标通常包括提高汽车的稳定性、操纵性、燃油经济性等。
汽车动力学及其控制的关键问题包括：
动力系统控制：包括发动机控制、传动系统控制等，旨在优化动力系统的性能和燃油效率。
悬挂系统控制：通过主动悬挂系统，调整车辆的悬挂刚度和阻尼，
以提高操纵性和舒适性。
刹车系统控制：通过防抱死刹车系统（ABS）等，提高刹车的效果和稳定性。
车辆稳定性控制：通过电子稳定控制系统（ESC）等，提高车辆在横向运动中的稳定性。
巡航控制：通过巡航控制系统，实现汽车在高速公路上的自动巡航。
汽车动力学及其控制在现代汽车工程中起着重要作用，它不仅关乎车辆性能的提升，还涉及到驾驶安全、能源利用效率等方面的问题。
教学课件：第六章-汽车的操纵稳定性
对比仿真结果与实验结果，验证仿真模型的准确性和 有效性，为优化设计提供依据。
06
总结与展望
本章总结
操纵稳定性定义
汽车的操纵稳定性是指驾驶员按照自己的意愿操纵汽车行驶方向和行驶状态的能力，同时 要求汽车能按驾驶员的意图保持稳定的行驶状态，且在行驶过程中具有良好的抗干扰能力 及自动回正能力。
教学课件：第六章-汽车 的操纵稳定性
• 引言 • 汽车操纵稳定性基础知识 • 汽车操纵稳定性分析方法 • 汽车操纵稳定性试验与评价 • 汽车操纵稳定性优化设计 • 总结与展望
01
引言
课程介绍
汽车操纵稳定性是汽车动力学的一个 重要研究方向，涉及到汽车行驶时的 操控性能和稳定性。
本章将介绍汽车操纵稳定性的基本概 念、研究方法以及相关实验，为后续 章节的学习打下基础。
线性二自由度汽车模型通过建立线性微分方程来描述汽车的动态行为，使得数学分 析变得相对简单。
线性二自由度汽车模型广泛应用于汽车操纵稳定性分析和控制系统的设计。
线性二自由度汽车的操纵稳定性分析
横摆运动分析
横摆运动是指汽车绕垂直于地面 的轴线的旋转运动，主要受到前 轮转角、侧向加速度和侧向风的 影响。
侧倾运动分析
影响操纵稳定性的因素
汽车的结构设计、悬挂系统、转向系统、轮胎等都会影响汽车的操纵稳定性。
操纵稳定性评价
通过一系列试验和评价指标来评价汽车的操纵稳定性，如蛇形试验、转向盘角阶跃试验、 稳态回转试验等。
下章预告
第七章内容概述
介绍汽车制动系统的基本组成和 工作原理，以及制动性能的评价 指标和试验方法。
重点与难点
汽车操纵稳定性评价标准
横摆角速度标准
根据不同车速和转向盘转 角下的横摆角速度值，制 定相应的评价 角下的侧向加速度值，制 定相应的评价标准。
车辆行驶动力学及控制技术研究
车辆行驶动力学及控制技术研究车辆行驶动力学及控制技术研究是该领域的研究重点，涵盖了车辆在行驶过程中所涉及的力学原理和控制方法。
通过深入研究和分析车辆行驶过程中所涉及的各种力学原理和控制技术，可以为汽车设计和工程领域的发展提供重要的理论基础和技术支撑。
一、车辆行驶动力学研究车辆行驶动力学研究主要关注车辆在道路上行驶过程中所涉及的力学原理。
这包括车辆的运动学和动力学的研究。
在车辆的运动学研究中，我们关注车辆的速度、加速度、转动半径等参数，以及这些参数之间的相互关系。
通过分析车辆的运动学参数，可以更好地了解车辆在不同行驶状态下的性能。
车辆的动力学研究是指研究车辆在行驶过程中所受到的各种内外力对其运动状态的影响。
在这一研究中，我们需要考虑到车辆的质量、弯曲刚度、悬挂系统、轮胎摩擦力等因素。
通过分析这些因素对车辆运动状态的影响，可以更好地理解车辆的操控性能和安全性能。
在车辆行驶动力学研究中，还需要对车辆的制动、转向和加速等行驶过程中涉及的实际操作进行模拟和分析。
通过建立行驶动力学模型，可以更准确地预测车辆在不同操作条件下的动力学行为，并为车辆设计和控制提供科学依据。
二、车辆控制技术研究车辆控制技术研究是基于车辆行驶动力学原理，结合先进的控制算法和传感器技术，对车辆行驶过程进行主动调节和控制。
这一研究领域的发展与智能交通系统和自动驾驶技术的兴起紧密相关。
在车辆控制技术研究中，一个重要的课题是车辆稳定性控制。
通过在车辆上增加传感器和执行器，可以实时监测车辆的各种动态参数，并通过控制算法实现主动稳定性控制。
这可以大大提高车辆的行驶稳定性和安全性。
此外，车辆控制技术研究还包括智能驾驶辅助系统和自动驾驶系统的研究。
智能驾驶辅助系统通过采用先进的感知技术和控制算法，对车辆驾驶过程进行辅助和提醒，提高驾驶人的驾驶安全性和舒适性。
自动驾驶系统则更进一步，可以实现无人驾驶和智能交通的目标。
最后，车辆控制技术研究还需要注意电力驱动车辆和混合动力车辆的特殊性。
MS076 汽车系统动力学与控制前沿问题(负责人：李亮、李韶华)
时间 13:30 13:42 13:54 14:06 14:18 14:30 14:42 14:54 15:06 15:18 15:30 编号 MS076-2070-O MS076-2916-O MS076-3168-O MS076-2416-O MS076-3184-O MS076-3374-O MS076-2275-O MS076-2957-O MS076-1364-O MS076-2871-O 报告人 韩 赵 祎 祯 周创辉 报告题目 内燃机动力总成悬置系统的优化设计研究 一种新型液-电馈能式悬架系统的设计与研究 表面纳米化方法在汽车吸能装置中的应用 基于空气弹簧并联结构的精密设备运输减 振系统研究 拖车系统车身摆振的非线性动力学分析 轮胎三向动态特性实验及非线性建模 电机控制参数对 EV 机电耦合传动系统非线 性动力学行为影响分析 随动转向车辆横向动力学特性研究 基于 UKF 的车辆状态估计 基于 EKF 和 RLS 的汽车状态和参数并行估计 单位 西安交通大学 湖南大学 大连理工大学 北京航空航天大学 东南大学 石家庄铁道大学 江苏大学 南京林业大学 湖南大学 南京航空航天大学 李 亮 主持人
白一帆 马 健
李韶华 胡4 17:06 17:18 17:30 17:42 17:54
MS076-0831-O MS076-0377-O MS076-0270-O MS076-0265-O MS076-1387-O MS076-1633-O MS076-2735-O
姚嘉凌 程 硕
基于主动转向的汽车主动侧倾控制 基于主动转向与主动制动的高速避障路径 跟踪 四轮独立驱动电动汽车行驶稳定性分析与 滑模变结构主动控制研究 磁流变半主动横向稳定杆对汽车侧翻性能 的影响 基于改进动态轮胎模型的 车辆转向/制动 系统的自适应模型跟随控制研究 电动静液压自供能主动悬架分层协调切换 控制 汽车系统纵向与垂向耦合动力学与控制
《分布式电驱动汽车及其动力学控制》
《分布式电驱动汽车及其动力学控制》
佚名
【期刊名称】《道路交通管理》
【年(卷),期】2022()9
【摘要】本书基于国家973计划、863计划和国际合作等重大项目,在开展了分布式驱动电动汽车的电驱动系统设计、状态和参数估计以及动力学控制方法等相关研究和应用实践后,汇总经验编写而成,兼具学术和应用价值。
主要内容包括分布式驱动系统构型设计、纵向动力学控制等。
【总页数】1页(P94-94)
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
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1.浅谈分布式驱动电动汽车动力学控制发展现状
2.分布式电驱动汽车 AFS 与电液复合制动集成控制
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5.面向极限工况的分布式驱动电动汽车动力学集成控制方法
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汽车横风下的动力学仿真分析及横摆稳定性研究
汽车横风下的动力学仿真分析及横摆稳定性研究作者：吴帅贾宝光位球球辛庆锋来源：《时代汽车》2024年第12期摘要：目前随着汽车行业的发展，对于汽车的稳定性能要求也越来越高。
本论文以某款车型为研究对象，探讨在高速的行驶的情况下，汽车结构参数、底盘参数等20个参数对于汽车横风稳定性的影响。
首先利用CFD软件计算车辆气动力系数，并通过Carsim软件建立整车动力学仿真模型，将气动力系数导入Carsim气动力学模型中。
在专家工程师所设定可接受程度的参数进行动力学仿真分析，并将汽车的横摆角速度作为车辆的稳定性能指标评估。
仿真结果表明，汽车前、后载荷对于横摆稳定性能影响最大，针对此款后驱车辆，前/后载荷增大，横摆稳定性能越好；风压中心位于质心或质心稍微靠后的位置，横摆角速度较小，具有较好横摆性能。
关键词：横风稳定性动力学仿真汽车底盘 CFD Carsim1 前言近些年来，新能源汽车行业快速发展，汽车稳定性能成为了研究的热点之一。
同时电动汽车或混合动力汽车等创新汽车概念进一步挑战了乘用车的基本布局[1]。
汽车在行驶过程中常会受到横风气流的干扰，尤其是车辆经过桥梁、涵洞、高楼等位置，车辆常常会产生较大的横摆角速度，这种情况下会较大影响车辆的舒适性和安全性，所以对于车辆横风稳定性的研究是必要的。
目前针对车辆的横风稳定性方法主要有三种：有限元分析、风洞试验、动力学分析方法。
針对有限元法和风洞试验，这两种方法主要运用于车辆气动外形的分析。
M. Gohle[2]通过风洞试验分析了a柱圆角、引擎盖-挡风玻璃夹角、后盖角度参数对于车辆侧向力的影响，a柱半径较大时，横摆力矩减小；引擎盖-挡风玻璃夹角对于前轮和后轮的效果相反，夹角减小，前轮侧向力减小，但后轮侧向力增加；后盖角度会极大影响横摆力矩。
王夫亮[3]针对某轿车模型，通过数值模拟和风洞试验对比气动六分力的对比，验证了利用CFD计算气动力系数的可行性，并研究横风风速对于汽车气动特性的影响。
生物质热解动力学模型研究进展
生物质热解动力学模型研究进展
李亮;朱一萍;廖玉河
【期刊名称】《能源环境保护》
【年(卷),期】2024(38)2
【摘要】生物质是地球上最丰富的可再生碳资源之一,在实现“双碳”战略目标方面扮演着重要作用。
生物质热解是一项极具前景的生物质利用技术,其中热解形成的生物油有望取代传统化石能源,用于生产高值燃料或化学品。
然而,生物质热解是一个十分复杂的过程,该过程及热解产物分布受诸多因素影响。
因此,发展生物质热解动力学模型对指导热解工艺生产十分重要。
动力学模型的研究不仅可以揭示热解过程中所涉及的物理化学变化,还可以预测热解反应速率及主要产物分布。
早期构建的全局动力学模型为热解机理的理解与更详细模型的发展奠定了基础。
随着生物质热解的主要研究目标由最大化生物油产量转变为最大化高附加值化学品产量,包含更多热解机理信息和可预测更多单个产物产率的半详细和详细动力学模型开始出现。
主要介绍了生物质热解动力学模型的研究现状,将动力学模型分为全局模型、半详细模型和详细模型,并对未来生物质热解动力学研究及详细模型的发展进行了展望。
【总页数】14页(P67-80)
【作者】李亮;朱一萍;廖玉河
【作者单位】中国科学院广州能源研究所
【正文语种】中文
【中图分类】X505
【相关文献】
1.生物质热解特性及其动力学研究进展
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动力学系统的稳定性研究
动力学系统的稳定性研究动力学是经典力学的一个分支，研究物体在受力下的运动规律。
而动力学系统的稳定性则是指系统能否在一定的条件下保持稳定的状态，而不是频繁地发生变化。
在日常生活中，我们常常会遇到这样的现象：相同的物体在受到不同的力的作用下会有不同的运动轨迹。
这个时候，动力学系统的稳定性就变得非常重要了，因为它能够帮助我们预测和掌握这些不同的运动规律。
动力学系统的稳定性研究一直是数学领域的研究重点。
最早的研究始于18世纪，当时研究人员主要致力于研究一些简单的系统，例如单摆系统和谐振子系统等，这些系统具有简单的结构和相对较低的复杂度，因此研究难度相对较小。
但随着研究深度的加深和技术手段的进步，人们开始关注更加复杂的系统，例如天体系统、化学反应系统、生物系统等。
动力学系统的稳定性研究主要包括两个方面：平衡点和周期性运动。
平衡点是指系统在某些特定条件下达到了一个稳定的状态，在这个状态下系统不再有变化。
例如，如果我们将一个铅球悬挂在空中，它会呈现静止的状态，这就是一个平衡点。
周期性运动指的是系统在一定的周期内不断重复相同的运动规律，例如简单的谐振子就是一个周期性运动。
在动力学系统中，平衡点和周期性运动是两种非常重要的状态，它们可以帮助我们预测和掌握系统的稳定性。
动力学系统的稳定性研究实际上是在研究系统的李雅普诺夫稳定性，即系统在一定的条件下是否能够保持稳定。
李雅普诺夫稳定性是指系统在某些条件下可能会发生微小的扰动，但在另一些条件下，系统仍能够保持稳定。
例如，我们把一个库里球放在一个平面上，它可能会受到微小的风力扰动，但是最终仍会回到平衡状态，这就是一个李雅普诺夫稳定系统。
为了研究动力学系统的稳定性，研究人员通常会运用数学方法，例如直接法、李雅普诺夫方法、极限环等，来分析系统的数学模型和方程式，以确定系统的稳定状态。
这些方法通常涉及到大量的数学计算和分析，对研究人员的数学素质和计算能力要求非常高。
动力学系统的稳定性能够帮助我们更好地预测和掌握物体在受力下的运动规律。
汽车动力学稳定性的研究
［１］ｓｈｏｊｉ Ｉｎａｇａｋｉ，Ｉｋｕｏ Ｋｓｈｉｒｏ，Ｍａｓａｋｉ Ｙａｍａｍｏｔｏ．Ａｎａｌｙｓｉｓ 帆ｖｅｃｌｌｉｃｌｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｃｏｍｅｒｉｎｇ ｕｓｉｎｇ ｐｈａｓｅ－ ｐｌａｎｅ ｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］．ＡＶＥｃ，１９９４，１０：２８７—２９２．
《哈尔滨工业大学学报》编辑部
万方数据
Байду номын сангаас
汽车动力学稳定性的研究
作者： 作者单位：
刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
盖玉先， 郭庆悌， 宋健， 李亮， GAI Yu-xian， GUO Qing-ti， SONG Jian， LI Liang 盖玉先,郭庆悌,GAI Yu-xian,GUO Qing-ti(哈尔滨工业大学,汽车工程学院,山东,威海 ,264209)， 宋健,李亮,SONG Jian,LI Liang(清华大学,汽车系,北京,100084)
随转向角输入和车速变化的侧偏角和横摆角 速度的三维图像如图８、９．可以清楚的看出侧偏
万方数据
图９横摆角速度奇点三维图 ３．２侧向力和垂向力矩对侧偏和横摆的影响
分别把侧向力和横摆力矩作为独立无偶合的 控制输人，可表示为
ｍ秽（卢＋ｒ）＝Ｆ，＋Ｆ，＋Ｆ。，
（１）
ｔｒ＝（￡ｒＦｒ—Ｌ，Ｆ，）ｃｏｓ卢＋丝，
万方数据
对于新人们来说，一辆装饰着鲜花和彩带的漂亮婚车是结婚过程中 必不可少的，而气派大、空间大的豪华婚车阵容则更能一圆渴望的梦想。 在这个追求个性化的年代，选择什么样的婚车，不仅渠道多，价格差异 也大，就看新人们以怎样的经济实力和巧妙心思来勾画新生活的开始 了。
婚车的发展
自行车、拖拉机、大客车、桑塔纳、凯迪拉克……不同时代流行不 同的婚车。 几十年来婚车的变化，折射的是百姓幸福生活的变迁史。
分布式驱动电动汽车稳定性控制仿真与试验
分布式驱动电动汽车稳定性控制仿真与试验刘志强;刘广【摘要】为提高电动汽车的操纵稳定性,建立了3层的控制策略.动力学建模层计算变量实际值和期望值;补偿力矩确定层结合可拓控制与滑模控制的优势,建立自适应滑模算法,协调各参数控制的权重并确定合适的补偿力矩;车轮转矩分配层对补偿力矩提供约束后将其分配给4个轮毂电机.采用Carsim和Simulink软件进行模型搭建和联合仿真.仿真结果表明,整车控制策略的实时性和自适应性好.最后,在样车上进行快速原型试验也验证了所采用的控制策略达到了改善车辆稳定性的预期目标.【期刊名称】《汽车工程》【年(卷),期】2019(041)007【总页数】8页(P792-799)【关键词】分布式驱动电动汽车;可拓控制;滑模控制;联合仿真;实车试验【作者】刘志强;刘广【作者单位】长沙理工大学汽车与机械工程学院,长沙410114;长沙理工大学汽车与机械工程学院,长沙410114【正文语种】中文前言日渐严重的生态污染与能源枯竭问题，加速了分布式电驱动汽车的研究进展［1］。
相比于内燃机车辆，此类汽车取消了冗长的传动链，直接将控制施加在各车轮处，为动力学控制带来了新的实现方式。
在新能源车辆操纵稳定性的研究领域，各国高校和企业已经开展了诸多研究。
文献［2］中综述了分布式电驱动汽车动力学控制的关键问题，通过对比分析指出滑模变结构控制器有良好的鲁棒性和控制效果，应用时要注意其抖动现象。
文献［3］中应用增益比例调节算法来确定补偿力矩。
这种控制方式计算和调整方便，但当路面附着情况改变时自适应能力下降，控制效果不理想。
文献［4］～文献［7］中的补偿力矩由设计的模糊算法得到，再通过具体驱动力分配方式将之分配给4个车轮以达到提高车辆稳定性的目的，此类控制方法易于实现但车辆转向角过大时无法满足稳定性要求。
文献［8］中的稳定性控制器以二次最优模型为基础，加入前馈和反馈因子，然后通过试验对算法进行了验证，此方法适用于一般工况，复杂工况下的实时性有待提高。
一种基于前馈一反馈补偿控制的车辆稳定性控制系统仿真
一种基于前馈一反馈补偿控制的车辆稳定性控制系统仿真
一种基于前馈一反馈补偿控制的车辆稳定性控制系统仿真
基于直接横摆力矩控制方法,设计了一种前馈一反馈补偿控制的车辆稳定性控制器.其中控制器以4WS为期望的车辆模型,通过前馈补偿控制可使车辆的质心侧偏角趋于理想值,而反馈补偿控制可使车辆模型在较好地跟踪理想模型的基础上,有效抵抗外界干扰.通过前轮角阶跃输入与正弦输入仿真,就控制效果的稳定性与对前轮转角的跟随特性两方面而言,所设计的控制系统能较好地控制车辆的操纵稳定性.
作者：周红妮王莉陶健民Zhou Hongni Wang Li Tao Jianmin 作者单位：周红妮,陶健民,Zhou Hongni,Tao Jianmin(湖北汽车工业学院,湖北,十堰,442002)
王莉,Wang Li(东风汽车股份有限公司,商品研发院,湖北,武汉,430057)
刊名：湖北汽车工业学院学报英文刊名：JOURNAL OF HUBEI AUTOMOTIVE INDUSTRIES INSTITUTE 年，卷(期)：2009 23(3) 分类号：U463.4 关键词：前馈一反馈车辆稳定性直接横摆力矩跟随特性。
基于车辆动力学的车辆稳定性分析与优化
基于车辆动力学的车辆稳定性分析与优化随着汽车行业的不断发展，越来越多的人选择汽车作为自己生活和工作中的必备交通工具。
在选择汽车的时候，人们不仅关注车辆外观和内饰，还要关注车辆的安全性和稳定性。
车辆的安全性和稳定性对于驾驶员和乘客的安全有着至关重要的作用。
在此背景下，研究基于车辆动力学的车辆稳定性分析和优化就显得尤为重要。
一、车辆动力学的基本知识要研究车辆稳定性分析和优化，首先需要了解汽车的基本动力学知识。
汽车的动力学主要包括三个部分：速度动力学、横向动力学和纵向动力学。
1.速度动力学速度动力学是指车辆在不同速度下的性能表现。
其中包括加速、制动、绕桩、绕弯等。
2.横向动力学横向动力学是指汽车在转向时的行驶性能，包括转向稳定性、悬挂系统、转向轮胎等。
3.纵向动力学纵向动力学是指汽车在加速、制动和坡道起步等情况下的性能表现。
车辆动力学是汽车工程师必须了解的基础知识，只有熟悉车辆动力学，才能保证车辆的安全性和稳定性。
二、影响车辆稳定性的因素车辆稳定性受到许多因素的影响，通常包括以下几个方面：1.车辆重心高度车辆重心越低，车辆越稳定。
因此，在设计汽车时，要尽可能将车辆的重心降低，以提高车辆的稳定性。
2.轮胎性能轮胎是汽车性能的重要组成部分，轮胎的选择和性能影响车辆的稳定性。
结构牢固、抓地力强的轮胎能提高车辆的稳定性，并有效降低悬挂系统的损坏程度。
3.转向系统转向系统是汽车的核心部件之一，影响着车辆在转向时的稳定性。
一个优秀的转向系统能够提供良好的转向性能，并确保车辆在高速行驶和高难度驾驶条件下的稳定性。
4.悬挂系统悬挂系统是汽车行驶中最重要的组成部分之一，对车辆的稳定性和舒适性有着重要的影响。
初步、更新的悬挂系统可以提高汽车的稳定性，更好地适应不同的路况。
以上是影响车辆稳定性的几个重要因素，在进行车辆稳定性分析时，需要将这些因素综合考虑。
三、基于车辆动力学的车辆稳定性分析与优化为了提高车辆的稳定性，需要进行基于车辆动力学的分析和优化。
车辆动力学模型质心位置标定方法研究
2024年第03期总第322期车辆动力学模型质心位置标定方法研究郭传真范帅朱思瑶刘峰王玉龙广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广东广州，510641摘要：将整车动力学试验的纵向和横向控制量输入给15自由度车辆动力学仿真模型，比较它们的侧向加速度、横摆角速度、侧倾角、俯仰角等动力学响应指标与实车之间的差异。
根据经验调整15自由度车辆动力学仿真模型的质心纵向和垂向位置，使仿真与实验的动力学响应指标一致，以标定出比较准确的整车质心纵向和垂向位置，为车辆运动控制提供更准确的车辆动力学模型。
关键词：侧向加速度；横摆角速度；侧倾角；俯仰角；质心中图分类号：U463收稿日期：2024-01-23DOI：10 19999/j cnki 1004-0226 2024 03 0221前言车辆动力学建模是车辆控制系统设计的基础，车身姿态与自身关键参数的准确度与系统控制精度紧密相关［1-3］。
汽车的质心位置、质量和转动惯量是车辆动力学模型的重要参数［4-6］。
整车质心位置对车辆动力学性能影响较大，为了更好地控制车辆运动，需要获得准确的质心位置。
由于加工制造的误差以及实车使用过程中，负载的质量和位置的变化，使得实际车辆的质心位置与设计时的质心位置存在偏差。
本文假设车辆左右完全对称，不考虑质心横向位置偏差，本文通过仿真与实车数据对比的办法，标定出相对准确的质心纵向和垂向位置。
本文使用的15自由度车辆动力学仿真模型包括包括车身3个位移自由度（x 、y 、z ）、车身3个旋转自由度（俯仰、侧倾、横摆）、4个车轮各自的转动、4个车轮各自的垂向跳动以及1个转向系统方向盘转向角输入。
车辆动力学模型原理如图1所示。
图1车辆动力学模型原理示意图本文使用的车辆动力学模型，其主要包括有车体系统、转向系统、悬架系统、传动系统、轮胎-地面力学系统等若干子模型。
a.车体模型。
车体模型采用均匀密度法建立，可以体现车体自身的质量、质心位置和三轴转动惯量，同时设置有阻力系数、升力系数等空气动力学指标。
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本人在2008年，提出了汽车失稳临界区域概念，界定ESP由稳定滑向失稳过程，临界 失稳时汽车由准稳态向瞬态非线性快速过度，过度时间100ms量级。
nonlin _ wr
μe μe
0.8 0.6 0.4 0.2
0 0 0.1
基于ay偏差的μe
0.8
0.6
基于横摆偏差的μe
附 着
0.4
估
0.2
算
0.3 0.5 0.7 0.9
0 0
0.5
1
1.5 偏
ay偏差/(m/s2)
e1
横摆角速度偏差/(rad/s)
e2
仲裁模块
e (e1 e2 ) ? e1 : e2
估计
成果发表在 Int. J. Veh Design，Inaˆ ty. J.
EKF 卡 尔 轮缸压力（估算） V y 曼 滤 波 侧 轮速
侧向速度 向 速 度 观 车速（估算）
Auto
Tec测h 等
SCI
期
纵向加速度
刊横摆上角速，度
土
耳
其
Toosi
科
技
大
学
Khaknejad 教授认为“提出了一种侧预估偏侧向估加算速度算法，并在不同路前面一上时刻验侧证向速了度其鲁棒性”，韩国
三、失稳过程测量与预判
3
失稳预判
稳定性预测判据
转向可响应分析
滑动离散傅里叶变换（SDFT）法
① 初始化（DFT）
N 1
X k (1) x(n)e j 2 kn/ N n0
② 迭代
X k (n) X k (n 1) x(n N ) x(n)e j2k /N
剔除 异常 操纵
超调特性
19
TCS
AYC AYC
稳定区域 ABS
稳定区域 欠稳定区域 失稳临界区域
失稳区域
稳定、欠稳定区
失稳临界
研究目标
开展失稳临界区域汽车动力学稳定性控制研究，揭示汽车失稳机理，研究失稳防止控 制算法，研制动力学稳定性控制器。在实现ESP基本功能样机基础上，进一步向失稳 临界区域拓展，全面防范汽车极限工况失稳。
修正的HSRI轮胎非线性建模 9
二、汽车瞬态非线性动力学定量分析
1 面向控制动力学建模
实现了在大联合滑移的非线性区域内根据运动参量在线修正的建模方法，解决了 模型精确定量化与运算实时性同时满足的难题。
模型精度：偏差<10%，16位机单次周期< 3ms
4轮7DOF模型：在线控制
修正的HSRI轮胎瞬态非线性建模
0 -5000
-4000
R 2ReijAweijPikjnJRw 2axikj
-3000
-2000
-100(0驱动轮 )0 1000 纵向力/N
(自由轮)
2000
3000
4000
5000
发表在 SCI期刊 Int.J. Vehicle Design 论文被引用10余次。韩国Hanyang大学 Kunsoo Huh教授
非线性瞬 态动力学 行为与整 车动态失 稳诱发机 制分析
6
瞬态转向定量描述缩减参 量矩阵确定、试验验证与
优化
高频快速转向诱发大转向 分叉现象捕捉与分析
失稳临界轮胎加速滑移与 整车失稳过程中大超调和 迟滞在整车-轮胎系统正
反馈激励过程分析
一、研究背景
4
基金支持
批准号 50575120 50905092 51275557
差 补 偿
1/g Gy
e
ay
ay _ max
a y _ max 记录器
ori = Gy e ori
广义滤波器
wr
（Filter） ˆ
附着估算值
ay/(m/s2)
SWA/deg
200
方向盘转角
60
车速
Vx/(km/h)
50 100
40
0 10 20 30 40 50
30 10 20 30 40 50
3）稳定性控制算法 定量
模型建立
建立轮胎失稳参量(纵向/侧向滑移、滑移加速度)与整车侧滑之间力耦合模型
分析
失稳过 程量测
瞬态转向全参量矩阵参数 确定与试验验证
悬架、转向引起的侧偏柔 度测量；轮胎力特性测量
整车横摆和侧滑测量、分 叉现象捕捉、失稳过程时
频特征分析
临界失稳 非线性动 力学性能 精确测量
与分析
模型 耦合
轮胎： [λ, α, μ,
Fz, Vwh] 整车： [ax, ay, Vx, β, σst]
二、汽车瞬态非线性动力学定量分析
2 关键动力学控制参量观测体系
顶层观测器 横向速度和侧偏角
纵向速度估计
3 中间层观测器 轮滑移率和侧偏角观测
坡度识别
2轮胎力估算 1附着识别
轮缸压力识别
构建动力学参量观测器： 转轮向角胎-路轮速面动横态摆附着纵向加速度 横向加速度 主缸压力
ESP全工况性能模拟测试试验台研制
经费 25万 20万 84万
100万 620万
7
汇报内容
一 研究背景 二 汽车瞬态非线性动力学定量分析 三 失稳过程测量与预判 四 动力学稳定性控制方法 五 小结
8
二、汽车瞬态非线性动力学定量分析
1 面向控制动力学建模
面向结构建模： ADAMS模型
4轮15DOF模型 实时仿真
4轮7DOF模型 在线控制
整车与轮胎动力学参量耦合：
轮胎参量：[λ, α, μ, Fz, Vwh] 整车参量：[ax, ay, Vx, β, σst]
实现了HSRI物理特征模型在大联合滑移的非线性区 域内根据运动参量在线修正的建模方法，解决了轮 胎模型精确定量化与运算实时性同时满足的难题。
模型精度：偏差<10%，16位机单次运行时间< 3ms
车动力学参量多大33个。
17
GPS计算侧偏角0 /()
三、失稳过程测量与预判
2
极限工况操纵特性分析
➢ 闭环测试需驾驶员模型
➢ 没有适用于极限工况的驾驶员模型： 较好实现路径规划、高精度轨迹跟 随，且考虑边界约束。
➢ 最优预瞄驾驶员模型原理清晰、结 构简单、应用方便、精度较高，应 用比较广泛。
转向后预计路径 y(t)
机 C
主锂天线电池
A(CG)
2
1.59
水平综合速度v /kmh-1
影
采样数据同步开关信号
模r拟uB信号
y
1.58 1.57
-5 -5
模拟信号
10
25
车轮4侧 0 偏角光学传感0器 17
34
51
68
横摆角速度r /()s-1 SFII和滤波后GPS侧偏角 /()
54 36
东向位置x /m (a)
VSC组合传感器（横摆角 模拟信时号间t /s
51422505 04专项
负责人 宋健教授 李亮 李亮
李亮 李亮
项目名称
基金面上项目：基于驾驶员驾驶意图识 别的汽车动力学稳定性控制方法
青年基金项目：失稳临界区域汽车动力 学状态实时观测与稳定性控制方法研究
基金面上项目：汽车失稳临界区域非线 性瞬态动力学定量描述理论和模型预测 控制方法研究
优秀青年基金：汽车三维空间稳定性机 理与多安全系统协同
底层观测器
轮胎力及其参数
轮速计数与滤波
零位漂移修正
车身侧偏角
压力滤波修正
传感器
轮速传感器 方向盘转角传感器
加速度传感器 横摆角速度传感器
压力 传感器
11
二、汽车瞬态非线性动力学定量分析
3 动力学参量观测：轮胎-路面动态附着 轮胎-路面动态附着特性
高附->低附
纯滑移过程附着特性识别
模糊逻辑+耗散功率法
科技大学Y.CHO教授指出本人论文“综合比较分析了 ˆ 所路开面附发着不系数同自由度非线性模型并评述 了模型的非线性特征” 。
汇报内容
一 研究背景 二 瞬态非线性动力学定量分析 三 失稳过程测量与预判 四 汽车动力学稳定性控制 五 小结
16
三、失稳过程测量与预判
滤波后主辅天线距离dist /m
f
在IEEE.Trans. VT 期刊论文中引用本研究成果，认为：“提出的非线性近似观测器实现了
轮胎力和轮胎参量的同步实时观测”，并在其论文中进一步引用经本人修正的HSRI轮14胎 模型用于汽车横向运动监控。
二、汽车瞬态非线性动力学定量分析
5 动力学参量观测：车身侧偏角
双移线实验：
实车
车载传感
器采集信 号
控制方法
瞬态失稳 工况多传 感器融合 与状态观
（预）测
转向特性与失稳过程预测
压力高频调控-压力预测 -轮胎力增量预测
传感器配置与毫秒级 融合算法
三个关键问题：
非线
性瞬
1）非线性瞬态动力学定量分析 态动 2）失稳过程测量与预判 力学
汽车非线 性瞬态动 力学定量
建立非线性瞬态转向响应预测模型，综合考虑转向频率/速率/幅度/路面附着等 构建侧偏特征矩阵、横摆特征矩阵，综合评价转向特性，预测瞬态转向响应
Y
转向前预计轨迹
目标路径 yt(t)
X
模型精度：最大位置偏差比传统 最优预瞄驾驶员模型下降50%， 最大横摆偏差下降28%
➢ 代表论文：
Comprehensive lateral driver model …, Int. J. Auto. Tech.
预瞄时间自适应最优预瞄驾驶员模型，机械工程学报