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原文传递轮胎瞬态侧倾特性及主动车轮外倾控制研究

论文题名：	轮胎瞬态侧倾特性及主动车轮外倾控制研究
关键词：	汽车轮胎;瞬态侧倾特性;车轮外倾;主动控制
摘要：	汽车智能化技术的发展要求更加精准和敏捷的动力学控制，对轮胎和车辆动力学性能提出了更高的要求。主动车轮外倾控制能通过调整车轮外倾角主动调整轮胎侧向力并动态优化轮胎附着，可以改善车辆动力学性能，提高车辆的极限过弯和紧急避障能力。但目前对轮胎瞬态侧倾特性的研究仍不完善，影响了主动车轮外倾控制的车辆瞬态动力学性能的实时描述和控制。　　为此，本文研究了动态侧倾输入下的轮胎瞬态动力学特性，建立了考虑瞬态侧倾的复合工况轮胎动力学模型，并引入车轮姿态修正使车辆模型的描述更加准确，研究了考虑轮胎瞬态特性的主动车轮外倾控制方法，以提高车辆高速转向角阶跃和单移线工况下的操纵稳定性。本文的主要研究内容和结论如下：　　1）研究了考虑瞬态侧倾的复合工况轮胎动力学特性。首先，针对目标车型轮胎，建立了考虑侧倾的复合工况轮胎稳态模型。其次，研究了动态侧倾输入下的轮胎松弛特性，将动态侧倾输入引起的侧向滑移等效到轮胎侧向滑移速度上，建立了考虑瞬态侧倾的复合工况轮胎动力学模型。然后，设计了轮胎瞬态侧倾特性试验，并研究了轮胎侧倾松弛长度的变化规律。最后，研究了侧倾对轮胎性能的影响。结果表明，当侧偏角为6°时，轮胎侧向力接近极限值，引入侧倾后的复合工况轮胎附着椭圆与侧偏纵滑复合工况相比，轮胎峰值侧向力提高了8.6%，并用刷子模型分析了侧倾能提高轮胎峰值侧向力的机理；动态侧倾输入下轮胎瞬态侧向力响应滞后明显，且输入频率越高，松弛效应越明显，因此在研究主动车轮外倾控制时不能忽略侧倾松弛效应的影响。　　2）研究了主动车轮外倾控制的车辆瞬态动力学特性。建立了主动车轮外倾控制的线性二自由度车辆模型，研究了主动车轮外倾控制的车辆转向响应特性。建立了考虑轮胎瞬态特性的主动车轮外倾控制八自由度非线性车辆动力学模型，为主动车轮外倾控制及仿真提供基础。研究了轮胎瞬态特性对车辆转向响应的影响以及主动车轮外倾控制对高速转向角阶跃工况下车辆操纵稳定性的影响，研究表明，轮胎瞬态特性会引起车辆转向响应的滞后和超调，主动车轮外倾控制能提高车辆高速转向角阶跃工况的操纵稳定性，并改善了车辆转向响应。　　3）研究了考虑轮胎瞬态特性的主动车轮外倾模型预测控制方法。通过模型预测控制，在车辆动力学预测模型中引入了轮胎松弛长度和轮胎侧倾侧偏刚度的动态更新，建立了考虑轮胎瞬态特性的主动车轮外倾控制的车辆动力学预测模型，设计了考虑轮胎瞬态特性的主动车轮外倾控制的车辆动力学模型预测控制方法。仿真表明，通过实时更新车辆状态，并对轮胎瞬态特性导致的车辆瞬态响应滞后进行补偿，所研究的主动车轮外倾模型预测控制方法能有效减小车辆高速转向角阶跃和单移线工况下车辆响应的超调，提高了车辆的转向稳定性。
作者：	徐仁辉
专业：	车辆工程
导师：	章新杰
授予学位：	硕士
授予学位单位：	吉林大学
学位年度：	2022