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原文传递基于主动悬架的汽车侧向稳定性研究

论文题名：	基于主动悬架的汽车侧向稳定性研究
关键词：	主动悬架;汽车侧向稳定性;载荷转移;Bouc-wen模型
摘要：	汽车的操纵稳定性是汽车最复杂的性能之一，它主要指汽车跟随驾驶员指令的能力，即操纵性，以及汽车抵抗干扰的能力，即稳定性。随着我国汽车工业的飞速发展，汽车保有量大幅度提高。人-车-路之间的关系也越来越复杂，同时，汽车的操稳性也是汽车主动安全性研究的重要内容之一。这些都加速了人们对汽车操稳性的研究步伐，因此本文的工作具有比较强的背景及研究意义。　　汽车的侧向稳定性丧失的根本原因是车轮与路面的之间的关系达到了附着极限，汽车曲线行驶时，不仅前后轮之间有载荷转移，内外侧车轮之间也存在着剧烈的载荷转移，载荷转移使得内侧车轮上的载荷急剧降低，车轮将不能提供汽车侧向运动所需的侧向力。　　本文从汽车的整车动力学模型入手，先利用虚拟样机技术建立了某汽车的整车模型，包含前后悬架系统、转向系统、底盘系统以及与之相关的轮胎模型和路面模型，该模型的零部件图与装配关系从三维造型软件获取，因此具有与实际汽车相一致的物理参数，如质量和转动惯量等。在此基础上研究了各零部件之间的运动关系，通过不同类型的运动副将各零部件进行组装。该整车模型具有27个自由度，分别为车身的6个自由度，车轮的8个自由度，后悬架下横臂相对于车身的2个转动自由度，减振器立柱相对于车身的8个自由度。转向系的3个自由度。为了给控制策略提供依据，还建立了评价汽车稳定性的经典二自由度线性模型，用来评价驾驶员的意图。　　汽车曲线行驶过程中伴随着簧载质量的侧倾运动，簧载质量的侧倾运动不仅影响乘坐的舒适性，也影响车轮上载荷的大小，本文系统分析了簧载质量侧倾对车轮载荷的影响，特别是定量得到了载荷转移大小与汽车侧倾刚度大小的关系。汽车悬架侧倾刚度的大小与悬架的刚度有关，因此改变汽车前后悬架的刚度就能有效的改变侧倾运动中载荷的转移。悬架的刚度又受到悬架系统中减振器特性的影响，目前阻尼可调的半主动悬架已经在一些汽车上得到了应用。本文利用Bouc-wen模型给出了某型磁流变悬架的数学模型，利用控制电流大小间接的影响悬架特性。在系统的研究了汽车侧向稳定性理论后，提出了相应的控制策略，建立了控制半主动悬架及控制附加横摆力矩的两个模糊控制器，控制器的输入均为横摆角速度和质心侧偏角的偏差E以及他们各自的偏差变化率EC,S输出为相应的磁流变阻尼器控制电流和附加横摆力矩。最后利用虚拟样机技术分析软件ADAMS及MATLAB进行半主动悬架与汽车侧向稳定性的仿真研究，为了说明控制策略和控制方法的有效性，进行了阶跃、Fishhook以及双移线三个典型的评价汽车操稳性的仿真研究。仿真结果表明，各种工况下，无任何控制的汽车其稳定性最差；通过施加一般附加横摆力矩控制的汽车，虽然其稳定性得到一定的改善，但是仍与理想情况存在较大的差别；而基于主动悬架的稳定性控制，使得汽车实际的轨迹曲线和稳定性参数与期望值都十分的吻合。
作者：	刘汉辉
专业：	动力机械及工程
导师：	徐延海
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西华大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文