汽車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 系統(tǒng)與系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) 1
1.2 汽車系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成 3
1.3 汽車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的研究內(nèi)容與方法 4
1.3.1 研究內(nèi)容 4
1.3.2 研究方法 5
1.4 汽車操縱逆動(dòng)力學(xué)的理論和研究方法 9
1.4.1 操縱逆動(dòng)力學(xué)原理 9
1.4.2 操縱逆動(dòng)力學(xué)建模與求解 11
參考文獻(xiàn) 14
復(fù)習(xí)思考題 15
第2章 非充氣機(jī)械彈性安全車輪力學(xué)特性 16
2.1 輪胎的結(jié)構(gòu) 16
2.1.1 充氣輪胎結(jié)構(gòu) 16
2.1.2 非充氣機(jī)械彈性安全車輪結(jié)構(gòu) 16
2.2 非充氣機(jī)械彈性安全車輪承載方式及工作原理 17
2.2.1 承載方式 17
2.2.2 工作原理 17
2.3 非充氣機(jī)械彈性安全車輪的滾動(dòng)機(jī)理 18
2.3.1 驅(qū)動(dòng)力學(xué)模型 18
2.3.2 制動(dòng)力學(xué)模型 20
2.3.3 滾動(dòng)阻力模型 21
2.4 非充氣機(jī)械彈性安全車輪側(cè)向特性 22
2.4.1 側(cè)偏特性產(chǎn)生機(jī)理 22
2.4.2 側(cè)向靜力學(xué)特性 23
2.4.3 充氣與非充氣輪胎側(cè)偏特性對比分析 24
2.5 非充氣機(jī)械彈性安全車輪側(cè)傾側(cè)偏特性 25
2.5.1 非充氣機(jī)械彈性安全車輪側(cè)傾側(cè)偏特性 25
2.5.2 側(cè)傾角對側(cè)偏特性的影響 26
2.6 非充氣機(jī)械彈性安全車輪垂直振動(dòng)特性 28
2.6.1 模態(tài)仿真與試驗(yàn)對比分析 28
2.6.2 振動(dòng)傳遞特性分析 29
參考文獻(xiàn) 35
復(fù)習(xí)思考題 36
第3章 汽車縱向系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) 37
3.1 汽車縱向系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究綜述 37
3.1.1 汽車縱向系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性研究的意義 37
3.1.2 汽車縱向系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性研究中的基本問題 38
3.2 汽車縱向動(dòng)力學(xué) 38
3.2.1 汽車縱向受力分析 38
3.2.2 汽車縱向動(dòng)力學(xué)方程 39
3.3 防抱死制動(dòng)系統(tǒng) 40
3.3.1 概述 40
3.3.2 工作原理 40
3.3.3 ABS 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 41
3.4 自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng) 44
3.4.1 概述 44
3.4.2 控制策略 45
3.4.3 動(dòng)力學(xué)模型及仿真 45
3.5 車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng) 53
3.5.1 概述 53
3.5.2 基本原理 54
3.5.3 控制方式 54
3.5.4 動(dòng)力學(xué)模型及仿真 57
3.6 基于縱向動(dòng)力學(xué)的路面附著系數(shù)估計(jì) 62
3.6.1 slip-slope 路面附著系數(shù)估計(jì)方法 62
3.6.2 縱向力估計(jì) 62
3.6.3 滑移率估計(jì) 65
3.6.4 基于 RLS 的 slip-slope 估計(jì) 66
3.6.5 虛擬試驗(yàn)驗(yàn)證 68
附錄 75
參考文獻(xiàn) 81
復(fù)習(xí)思考題 83
第4章 汽車橫向系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) 84
4.1 汽車橫向系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究綜述 85
4.1.1 汽車橫向系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性評價(jià)方法發(fā)展簡介 85
4.1.2 閉環(huán)橫向系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性研究的意義 87
4.1.3 汽車橫向系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性研究中的基本問題 88
4.2 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 88
4.3 穩(wěn)態(tài)響應(yīng) 90
4.4 瞬態(tài)響應(yīng) 93
4.5 橫擺角速度頻率響應(yīng)特性 97
4.6 側(cè)風(fēng)作用時(shí)的轉(zhuǎn)向特性 97
4.7 四輪轉(zhuǎn)向特性 100
4.7.1 概述 100
4.7.2 四輪轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)學(xué)特性 100
4.8 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 102
4.8.1 概述 102
4.8.2 解耦輸出的選擇 102
4.8.3 控制器設(shè)計(jì) 104
4.9 獨(dú)立的全輪驅(qū)動(dòng)力分配控制 105
4.9.1 傳統(tǒng)的四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 105
4.9.2 基于差速器在左右輪之間分配轉(zhuǎn)矩 106
4.9.3 全輪轉(zhuǎn)矩主動(dòng)控制 106
4.10 輪胎等效側(cè)偏剛度估計(jì) 107
4.10.1 基于加速度變化率的輪胎等效側(cè)偏剛度估計(jì) 107
4.10.2 估計(jì)方法的可操作性分析 111
4.10.3 虛擬試驗(yàn)驗(yàn)證 113
參考文獻(xiàn) 117
復(fù)習(xí)思考題 119
第5章 駕駛員–汽車閉環(huán)操縱系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) 120
5.1 基礎(chǔ)知識(shí) 120
5.1.1 駕駛員–汽車–道路閉環(huán)系統(tǒng)模型基礎(chǔ) 120
5.1.2 演變隨機(jī)過程 123
5.1.3 Kronecker 代數(shù)基礎(chǔ) 124
5.1.4 二階矩技術(shù) 126
5.2 駕駛員–汽車–道路閉環(huán)操縱系統(tǒng)響應(yīng)分析方法 127
5.2.1 已有的精細(xì)積分算法 128
5.2.2 對已有的精細(xì)積分算法的推廣 129
5.2.3 數(shù)值仿真實(shí)例 130
5.3 汽車主動(dòng)安全性的評價(jià)指標(biāo) 133
5.3.1 對已有閉環(huán)單項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)的補(bǔ)充 133
5.3.2 對已有開環(huán)單項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)的補(bǔ)充 134
5.3.3 綜合評價(jià)指標(biāo)與加權(quán)系數(shù)選取 135
5.3.4 閉環(huán)綜合評價(jià)指標(biāo)與開環(huán)綜合評價(jià)指標(biāo)的相關(guān)性 136
5.3.5 數(shù)值仿真實(shí)例 136
5.3.6 小結(jié) 139
參考文獻(xiàn) 139
復(fù)習(xí)思考題 139
第6章 駕駛員–汽車閉環(huán)操縱系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)新的評價(jià)方法 140
6.1 具有隨機(jī)道路輸入的駕駛員–汽車閉環(huán)系統(tǒng)的操縱性評價(jià) 140
6.1.1 具有隨機(jī)道路輸入的駕駛員–汽車–道路閉環(huán)系統(tǒng)模型 140
6.1.2 有效道路輸入的自譜密度 142
6.1.3 駕駛員–汽車–道路閉環(huán)系統(tǒng)響應(yīng)的時(shí)域分析 143
6.1.4 數(shù)值仿真實(shí)例 145
6.1.5 虛擬輸入算法 147
6.1.6 小結(jié) 150
6.2 駕駛員的動(dòng)態(tài)特性對汽車操縱安全性的影響 150
6.2.1 駕駛員–汽車–道路隨機(jī)閉環(huán)系統(tǒng)模型 151
6.2.2 隨機(jī)閉環(huán)系統(tǒng)響應(yīng)分析的一般隨機(jī)攝動(dòng)法 153
6.2.3 駕駛員的動(dòng)態(tài)特性對汽車主動(dòng)安全性的影響 155
6.2.4 數(shù)值仿真實(shí)例 155
6.2.5 小結(jié) 161
6.3 四輪轉(zhuǎn)向汽車運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性分析 161
6.3.1 運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性理論 162
6.3.2 駕駛員–四輪轉(zhuǎn)向汽車閉環(huán)系統(tǒng)模型的建立 162
6.3.3 四輪轉(zhuǎn)向汽車運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性分析 164
6.3.4 小結(jié) 165
6.4 矩陣攝動(dòng)法在四輪轉(zhuǎn)向汽車運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用 165
6.4.1 非對稱矩陣特征值問題的矩陣攝動(dòng)法 165
6.4.2 汽車參數(shù)對運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的影響 168
6.4.3 小結(jié) 169
6.5 基于安全極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的駕駛員–汽車閉環(huán)系統(tǒng)操縱性的優(yōu)化設(shè)計(jì) 170
6.5.1 汽車操縱性安全極限狀態(tài) 170
6.5.2 基于安全極限狀態(tài)的人–車閉環(huán)系統(tǒng)操縱性優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型 170
6.5.3 基于安全極限狀態(tài)的人–車閉環(huán)系統(tǒng)操縱性優(yōu)化設(shè)計(jì) 171
6.5.4 處理模糊不確定性約束的模糊數(shù)學(xué)方法 173
6.5.5 小結(jié) 174
參考文獻(xiàn) 175
復(fù)習(xí)思考題 175
第7章 汽車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)中的狀態(tài)與參數(shù)估計(jì) 176
7.1 汽車側(cè)偏角估計(jì) 176
7.1.1 駕駛員–汽車閉環(huán)系統(tǒng)模型 176
7.1.2 基于徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的汽車側(cè)偏角估計(jì) 181
7.1.3 基于卡爾曼濾波的汽車側(cè)偏角估計(jì) 184
7.1.4 兩種側(cè)偏角估計(jì)方法比較 185
7.2 基于 UKF 算法的汽車狀態(tài)估計(jì) 189
7.2.1 包含噪聲的非線性汽車系統(tǒng) 189
7.2.2 汽車狀態(tài)估計(jì)的 UKF 算法 190
7.2.3 汽車 UKF 估計(jì)方法的試驗(yàn)驗(yàn)證 193
7.2.4 UKF 與 EKF 在汽車狀態(tài)估計(jì)中的比較 200
7.3 基于 DEAKF 的汽車狀態(tài)估計(jì) 203
7.3.1 七自由度非線性汽車動(dòng)力學(xué)模型 203
7.3.2 雙重?cái)U(kuò)展自適應(yīng)卡爾曼濾波算法 205
7.3.3 三種汽車狀態(tài)估計(jì)方法及其虛擬試驗(yàn)驗(yàn)證 208
7.3.4 實(shí)車試驗(yàn)驗(yàn)證 214
7.4 基于模糊邏輯的汽車狀態(tài)估計(jì) 215
7.4.1 模糊卡爾曼濾波與 S-AKF 算法用于狀態(tài)估計(jì) 215
7.4.2 虛擬試驗(yàn)驗(yàn)證 218
7.5 基于 EKF 和 RLS 的汽車狀態(tài)和參數(shù)并行估計(jì) 222
7.5.1 非線性汽車動(dòng)力學(xué)模型 222
7.5.2 EKF 和 RLS 并行算法 224
7.5.3 虛擬試驗(yàn)驗(yàn)證及分析 226
7.5.4 實(shí)車試驗(yàn)驗(yàn)證及分析 228
參考文獻(xiàn) 231
復(fù)習(xí)思考題 231
第8章 汽車操縱逆動(dòng)力學(xué) 232
8.1 **控制理論及其求解方法 232
8.1.1 **控制理論 232
8.1.2 **控制求解方法 233
8.1.3 序列二次規(guī)劃算法 240
8.2 線性汽車角輸入識(shí)別研究 242
8.2.1 汽車角輸入轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)模型 242
8.2.2 仿真結(jié)果 244
8.3 線性汽車力輸入識(shí)別研究 246
8.3.1 汽車力輸入轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)模型 246
8.3.2 仿真結(jié)果 247
8.4 ADAMS/Car 模型建立與試驗(yàn)驗(yàn)證 249
8.4.1 ADAMS/Car 整車模型建立 249
8.4.2 閉環(huán)控制分析 250
8.4.3 ADAMS/Car 驗(yàn)證 250
8.5 小結(jié) 251
參考文獻(xiàn) 251
復(fù)習(xí)思考題 253
第9章 汽車垂向系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) 254
9.1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 255
9.2 人體對振動(dòng)的反應(yīng)和平順性評價(jià) 256
9.2.1 人體對振動(dòng)的反應(yīng) 256
9.2.2 平順性評價(jià) 257
9.3 路面譜 258
9.4 數(shù)學(xué)模型 259
9.4.1 單自由度汽車模型 259
9.4.2 1/4 汽車模型 260
9.4.3 四自由度汽車垂直方向模型 261
9.4.4 考慮駕駛員的五自由度汽車垂直方向模型 263
9.5 汽車由路面激發(fā)的演變隨機(jī)響應(yīng)預(yù)測 264
9.5.1 汽車垂向動(dòng)力學(xué)模型 264
9.5.2 汽車垂向振動(dòng)的響應(yīng) 266
9.5.3 數(shù)值仿真實(shí)例 268
9.5.4 小結(jié) 269
9.6 路面不平度的頻域逆動(dòng)力學(xué)研究 270
9.6.1 四自由度汽車路面不平度頻域的識(shí)別 270
9.6.2 七自由度汽車路面不平度頻域的識(shí)別 273
9.6.3 虛擬試驗(yàn)驗(yàn)證 276
9.7 路面不平度的時(shí)域逆動(dòng)力學(xué)研究 282
9.7.1 四自由度汽車路面不平度時(shí)域的識(shí)別 282
9.7.2 七自由度汽車路面不平度時(shí)域的識(shí)別 283
9.7