汽車在高速變道超車或高速轉(zhuǎn)向行駛時(shí),由于輪胎非線性飽和特性,汽車易進(jìn)入非線性區(qū)域,容易發(fā)生側(cè)滑或駛出現(xiàn)象,造成交通事故。驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向是汽車常見的行駛工況之一,而大多數(shù)研究僅把前輪轉(zhuǎn)角作為汽車的控制參數(shù)進(jìn)行穩(wěn)定性控制研究,這是不全面的。因此,將驅(qū)動(dòng)力矩和前輪轉(zhuǎn)角同時(shí)作為汽車的控制參數(shù),研究汽車操縱穩(wěn)定性控制是十分必要的,可以為汽車動(dòng)力學(xué)集成控制提供理論基礎(chǔ)。對(duì)于穩(wěn)定行駛的汽車,駕駛員的轉(zhuǎn)向盤和加速踏板輸入可以看作是一種“擾動(dòng)”。利用前饋控制作用及時(shí)的優(yōu)點(diǎn)對(duì)駕駛員輸入“擾動(dòng)”（特別是高速大轉(zhuǎn)角行駛）進(jìn)行控制。對(duì)于不可測的擾動(dòng)（側(cè)風(fēng)、道路不平等）和前饋未精確控制的偏差,利用反饋控制消除偏差和達(dá)到期望目標(biāo)。本文針對(duì)汽車驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向工況,通過對(duì)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析,提出了一種包含驅(qū)動(dòng)力矩的前饋加反饋汽車穩(wěn)定性控制結(jié)構(gòu),主要進(jìn)行了如下研究工作:首先探討了經(jīng)典輪胎側(cè)偏角應(yīng)用于汽車全局動(dòng)力學(xué)研究的局限性,基于輪胎魔術(shù)公式,建立了一種適用于輪胎大側(cè)偏角和倒轉(zhuǎn)工況的統(tǒng)一側(cè)偏角模型。同時(shí)分析了魔術(shù)公式采用的輪胎坐標(biāo)系與ISO定義的輪胎坐標(biāo)系之間的區(qū)別,建立了兩者之間關(guān)于輪胎側(cè)偏角和輪胎力的轉(zhuǎn)換關(guān)系。其次,研究了輪胎側(cè)... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：97 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

底盤控制系統(tǒng)與汽車動(dòng)力學(xué)關(guān)系示意圖

制動(dòng)力矩、控制差速器鎖止或控制離合器/變速器等幾種典型控制方式。四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（4WS）[6, 12]是一種在 20 世紀(jì) 80 年代中期開發(fā)出來的電子技術(shù)。當(dāng)車速較低時(shí)，后輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向與前輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，這樣既減少了駕操作負(fù)擔(dān)，又減小了汽車轉(zhuǎn)彎半徑，改善了汽車在低速工況下的操縱輕便性車速較高時(shí)，后輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向與前輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同，使汽車質(zhì)心側(cè)偏角保持在近，提高了汽車高速行駛的操縱穩(wěn)定性。但從圖 1.2 中可以看出，4WS 的有作范圍是“摩擦圓”的中心區(qū)域，即輪胎線性區(qū)域，作用范圍較小。當(dāng)輪胎非線性區(qū)域時(shí)，四輪轉(zhuǎn)向已失效。在 ABS 和 TCS 基礎(chǔ)上，為了防止汽車在高速轉(zhuǎn)彎行駛發(fā)生失控，又發(fā)展 ESP（VSC）控制系統(tǒng)。它主要用來控制汽車的橫擺運(yùn)動(dòng)，把輪胎側(cè)偏角限一定范圍內(nèi)。在緊急極限工況（大側(cè)向加速度、大側(cè)偏角）下，利用控制左輪制動(dòng)力或驅(qū)動(dòng)力之差產(chǎn)生的橫擺力矩來防止汽車失去穩(wěn)定性，保證汽車路蹤能力。目前，得以普遍應(yīng)用的穩(wěn)定控制算法有兩種，一是博世公司提出的汽車橫擺角速度與期望值之間的偏差的上層控制算法，另一種是日本豐田汽司基于 Inagaki[13]研究的 相平面分析結(jié)果的上層控制算法，其相平面如.3 所示。

另一種是日本豐田汽車公司基于 Inagaki[13]研究的 相平面分析結(jié)果的上層控制算法，其相平面如圖1.3 所示。圖 1.2 電子控制系統(tǒng)的有效工作區(qū)域 圖 1.3 相平面圖汽車在極限工況下容易發(fā)生失控現(xiàn)象，歸根結(jié)底是由輪胎非線性特性造成的。因此，若想控制汽車在極限工況下仍能夠穩(wěn)定行駛，則必須通過控制輪胎力產(chǎn)生額外的橫擺力矩。為提高或保證汽車在極限工況下的行駛穩(wěn)定性，一般通過以下幾種方法來實(shí)現(xiàn)：(1) 輪胎載荷調(diào)節(jié)（輪胎剛度的調(diào)節(jié)）。汽車行駛過程中，輪胎側(cè)偏剛度受各種因素的影響，如路面附著系數(shù)、驅(qū)動(dòng)力矩/制動(dòng)力矩等，直接影響了汽車側(cè)向穩(wěn)定性。通過調(diào)節(jié)相應(yīng)車輪的垂直載荷可實(shí)現(xiàn)輪胎側(cè)偏剛度的改變，但由于控制原理的限制，側(cè)偏剛度調(diào)節(jié)方法只能用于側(cè)向加速度較大的汽車，且被控制的汽車需裝配主動(dòng)懸架[14, 15]。(2) 差速器驅(qū)動(dòng)力矩分配。近年來，有的汽車公司為進(jìn)一步提高汽車操縱穩(wěn)定性，已經(jīng)開發(fā)出可以改變內(nèi)外側(cè)驅(qū)動(dòng)力矩分配比例的傳動(dòng)系[6]，如本田公司的直接橫擺力偶矩控制系統(tǒng)（DYCS）、寶馬公司的DPC（Dynamic performance Control）系統(tǒng)以及奧迪公司的 quattro 四驅(qū)系統(tǒng)。寶馬公司開發(fā)的 DPC（圖 1.4）可以根據(jù)后橋驅(qū)動(dòng)力需要，準(zhǔn)確的在左右兩個(gè)輪之間分配驅(qū)動(dòng)力，提高汽車穩(wěn)定性，給駕駛員和乘員帶來更高的安全性。奧迪公司的 quattro 系統(tǒng)通過托森中央差速器實(shí)現(xiàn)

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3564110