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汽车理论. 吴光强. 同济大学汽车学院 教授 东 京大学生 产 技 术 研究所 客 员 教授. 第 5 章 汽车操纵动力学. § 5.1 概述. 定义：汽车能按驾驶员操纵方向行驶 , 抵抗力图改变行驶方向的外界干扰 , 维持一定的速度 , 不会造成驾驶员过度紧张和疲劳 , 保持稳定行驶 , 汽车的这种能力称为操纵稳定性。. ⒈汽车的操纵性与稳定性 ⒉操纵稳定性的评价指标 汽车在水平路面上转向行驶时，不发生侧滑的极限稳定车速为 ： 汽车转向时不发生侧向倾翻的极限车速为：. §5.2 汽车操纵稳定性的研究方法与内容.
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汽车理论 吴光强 同济大学汽车学院 教授 东京大学生产技术研究所 客员教授
第5章 汽车操纵动力学 § 5.1 概述 定义：汽车能按驾驶员操纵方向行驶,抵抗力图改变行驶方向的外界干扰,维持一定的速度,不会造成驾驶员过度紧张和疲劳,保持稳定行驶,汽车的这种能力称为操纵稳定性。
⒈汽车的操纵性与稳定性 • ⒉操纵稳定性的评价指标 • 汽车在水平路面上转向行驶时，不发生侧滑的极限稳定车速为 ： • 汽车转向时不发生侧向倾翻的极限车速为：
§5.2汽车操纵稳定性的研究方法与内容 图5-1 人—汽车闭环系统框图
在汽车动力学领域的各个研究阶段中，着重是对基本的理论与方法的研究，主要在改善汽车运动学行为和安全的一下三个方面。在汽车动力学领域的各个研究阶段中，着重是对基本的理论与方法的研究，主要在改善汽车运动学行为和安全的一下三个方面。 • ⒈ 对车辆和轮胎行为的建模分析 • ⒉ 车辆动力学控制和状态估计 • ⒊ 驾驶员－车辆系统的分析
汽车操纵性和稳定性的基本内容及评价参量 表5—1
§5.3汽车操纵稳定性模型建立的坐标系 • 5.3.1 轮胎与车轮的坐标系 图5-2 轮胎与车轮轴坐标系
5.3.2 车辆的坐标系 图5-3 车辆坐标系
5.3.3惯性、车辆及中间坐标系 • 说明： • Z轴平行于ZE轴 • X轴位于包含XV轴的铅垂平面内 • XE轴与X轴的夹角为 图5-4 惯性、车辆及中间坐标系
§5.4 基于两自由度模型的操纵稳定性分析 • 5.4.1 汽车两自由度模型的状态空间表达 • 将转向角δ作为控制输入，因此可以将方程写成下面的状态空间形式 则可得 （5－3）
5.4.2 汽车操纵稳定性的稳态响应 • 在稳态情况下 ，可以结合车辆的过度转向和不足转向特性来进行解释： • 1） 质心侧偏角 • 如果用质心侧偏角表示汽车操纵稳定性的稳态特性，则可得到 • （5－4）
2)质心侧偏角增益 • （5－5） • 3）转向盘转角 • （5－6）
5.4.3 汽车操纵稳定性的瞬态响应 • 1） 用横摆角速度表示 • 设系统的输入δ为阶跃形式，根据二自由度的汽车运动微分方程，可以写成以 为变量的形式，通常写作 • （5－7）
或 （5－8）
2） 用质心侧偏角增益表示 • 如用质心侧偏角增益表示，则可得传递函数为： • （5－9）
图5-10 车速20m/s下不同K值的质心侧偏角时间历程
5.4.4频率响应特性 • ⒈用横摆角速度表示 • 频率响应函数 为 （5－10）
⒉ 用质心偏角增益表示 • （5－11）
⒊ 用侧向加速度表示 图5-15 谐波转向角输入下的侧向加速度频率响应
图5-16谐波转向角输入下的侧向加速度频率响应图5-16谐波转向角输入下的侧向加速度频率响应
两自由度模型中的参数 表5-2 • 5.4.5二自由度操纵稳定性仿真
各种因素对汽车操纵稳定性的影响 • 1）不同速度下的特性 • 2）不同轮胎对应的特性
§5.5线性三自由度汽车操纵稳定性模型 • 5.5.1三自由度操纵稳定性模型建立 图5-19 线性三自由度操纵稳定性模型
根据达朗伯原理可列出三个平衡方程: • 绕Z轴力矩平衡式为 • 沿Y轴力平衡式为 • 绕X轴力矩平衡式为
三自由度模型中的参数 表5-3 三自由度模型中的参数 表5-3 • 5.5.2三自由度操纵稳定性仿真
