本文關(guān)鍵詞：基于4WS汽車操穩(wěn)系統(tǒng)分岔、混沌特性研究

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【摘要】：四輪轉(zhuǎn)向(Four-wheel Steering)技術(shù)作為汽車新技術(shù),可以改善汽車高速行駛穩(wěn)定性,提高汽車低速轉(zhuǎn)向靈敏性。以四輪轉(zhuǎn)向汽車橫向動力學特性作為本文的研究內(nèi)容,從非線性動力學的角度探索汽車轉(zhuǎn)向失穩(wěn)機理,從而為汽車操縱系統(tǒng)的穩(wěn)定性控制提供更為可靠、精確的理論支持和依據(jù)。為了研究四輪轉(zhuǎn)向汽車的橫向失穩(wěn)機理,本文從非線性動力學角度出發(fā),首先建立了4WS汽車二自由度汽車模型,選用魔術(shù)公式來描述輪胎的力學特性,忽略轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的影響,前輪轉(zhuǎn)角以正弦曲線形式作為輸入激勵,基于4WS汽車2-DOF系統(tǒng)微分方程,基于Matlab/Simulink仿真軟件建立非線性系統(tǒng)數(shù)學仿真模型,運用四階Runge-Kutta法對本文建立的仿真系統(tǒng)進行計算與仿真,得出質(zhì)心側(cè)偏角隨前輪轉(zhuǎn)角頻率變化的全局分岔圖,運用‘克隆’法計算Lyapunove指數(shù),分析了系統(tǒng)由穩(wěn)定的周期運動走向混沌的過程,從非線性角度揭示了系統(tǒng)失穩(wěn)的機理�？紤]車身側(cè)傾和平面運動的耦合,建立了4WS汽車三自由度汽車模型,選用考慮輪荷轉(zhuǎn)移的平方公式來描述輪胎的力學特性,運用中心流形理論對系統(tǒng)進行降維,判定系統(tǒng)是否發(fā)生鞍-結(jié)分岔,并研究對開路面這種極限工況下系統(tǒng)由鞍-結(jié)分岔走向失穩(wěn)的過程,驗證4WS較于傳統(tǒng)的2WS可以改善系統(tǒng)極限工況下的穩(wěn)定性。為了計算分析系統(tǒng)穩(wěn)定區(qū)域和分岔特性,考慮車身側(cè)傾運動和汽車平面運動之間的耦合關(guān)系,建立的4WS汽車動力學方程,分析不同人-車-路參數(shù)對系統(tǒng)穩(wěn)定區(qū)域和分岔特性的影響�？傊�,本文以四輪轉(zhuǎn)向汽車橫向動力學特性為研究對象,運用非線性理論比較深入地研究和分析了汽車轉(zhuǎn)向失穩(wěn)的分岔、混沌特性,進一步揭示了四輪轉(zhuǎn)向汽車轉(zhuǎn)向失穩(wěn)機理,為深入研究四輪轉(zhuǎn)向汽車技術(shù)提供了理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：非線性動力學 四輪轉(zhuǎn)向汽車 鞍-結(jié)分岔 Hopf分岔 穩(wěn)定區(qū)域
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U461.6
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-14
• 第一章 緒論14-24
• 1.1 研究的目的與意義14-15
• 1.2 4WS汽車橫向動力學的發(fā)展15-19
• 1.2.1 4WS汽車技術(shù)研究現(xiàn)狀15-18
• 1.2.2 4WS汽車橫向動力學的研究現(xiàn)狀18-19
• 1.3 汽車橫向動力學評價方法19-22
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容22-24
• 第二章 非線性動力學理論及模型24-40
• 2.1 非線性動力學理論簡述24-30
• 2.1.1 相平面、相軌跡以及奇點的概念24-26
• 2.1.2 自激振動與極限環(huán)26-28
• 2.1.3 Hopf分岔代數(shù)判據(jù)28-30
• 2.2 Lyapunov指數(shù)與中心流形理論30-34
• 2.2.1 混沌的Lyapunov指數(shù)識別30
• 2.2.2 “克隆”法30-32
• 2.2.3 中心流形理論32-34
• 2.3 非線性輪胎模型34-39
• 2.4 本章小結(jié)39-40
• 第三章 非線性二自由度4WS汽車分岔、混沌特性40-52
• 3.1 引言40-41
• 3.2 4WS汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)動力學模型41-43
• 3.2.1 非線性輪胎模型41-43
• 3.2.2 4WS轉(zhuǎn)向方式控制模型的選擇43
• 3.3 4WS汽車運動微分方程43-44
• 3.4 2-DOF模型數(shù)值仿真計算分析44-51
• 3.5 總結(jié)51-52
• 第四章 非線性三自由度4WS汽車分岔、混沌特性52-65
• 4.1 引言52
• 4.2 力學與數(shù)學模型52-57
• 4.2.1 車輛動力學模型52-53
• 4.2.2 非線性輪胎模型53-55
• 4.2.3 樣車開環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向性能計算55-57
• 4.3 3-DOF系統(tǒng)鞍-結(jié)分岔分析57-63
• 4.3.1 3-DOF系統(tǒng)中心流形降維57-61
• 4.3.2 4WS汽車鞍-結(jié)分岔分析61-63
• 4.4 結(jié)論63-65
• 第五章 考慮車身側(cè)傾的4WS汽車橫向穩(wěn)定性及Hopf分岔特性65-81
• 5.1 引言65
• 5.2 力學模型與數(shù)學模型65-69
• 5.2.1 車輛動力學模型65-66
• 5.2.2 非線性輪胎模型66-67
• 5.2.3 駕駛員模型67-68
• 5.2.4 系統(tǒng)耦合模型68-69
• 5.3 樣車開環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向性能計算69-72
• 5.3.1 系統(tǒng)Hopf分岔存在性判定69-72
• 5.3.2 Hopf分岔穩(wěn)定性判定72
• 5.4 樣車穩(wěn)定區(qū)域和Hopf分岔特性數(shù)值計算與分析72-79
• 5.4.1 樣車穩(wěn)定區(qū)域數(shù)值計算與分析73-75
• 5.4.2 Hopf分岔特性數(shù)值計算與仿真75-79
• 5.5 路面擾動下4WS汽車分岔及混沌運動79-80
• 5.6 結(jié)論80-81
• 第六章 總結(jié)與展望81-83
• 6.1 工作總結(jié)81
• 6.2 工作展望81-83
• 參考文獻83-87
• 攻讀碩士學位期間的學術(shù)活動及成果情況87

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本文編號：1079782