文献综述-基于动力学仿真模型的汽车操纵稳定性研究.doc

本科生毕业设计(论文)文献综述设计 (论文)题目基于动力学仿真模型的汽车操纵稳定性研究作者所在系别机电工程学院作者所在专业车辆工程作者所在班级B13141作 者 姓 名胡嘉俊作 者 学 号201322362指导教师姓名赵秋芳指导教师职称副教授完 成 时 间2017年3月北华航天工业学院教务处制说 明1根据学校毕业设计(论文)工作暂行规定，学生必须撰写毕业设计(论文)文献综述。文献综述作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。2文献综述应在指导教师指导下，由学生在毕业设计(论文)工作前期内完成，由指导教师签署意见并经所在专业教研室审查。3文献综述各项内容要实事求是，文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词，须注出全称。4学生撰写文献综述，阅读的主要参考文献应在10篇以上（土建类专业文献篇数可酌减），其中外文资料应占一定比例。本学科的基础和专业课教材一般不应列为参考资料。5文献综述的撰写格式按毕业设计(论文)撰写规范的要求，字数在2000字左右。文献综述应与开题报告同时提交。毕 业 设 计（论 文）文 献 综 述基于动力学仿真模型的汽车操纵稳定性研究的文献综述摘要：汽车的操纵稳定性是指在驾驶者不感到过分紧张疲劳的条件下，汽车能遵循驾驶者通过转向系及转向车轮给定的方向行驶，且当遭受外界干扰（路不平、侧风、货物或乘客偏载）时，汽车能够抵抗干扰而保持稳定状态行驶的性能。汽车的操作稳定性是影响汽车主动安全性的重要性能之一。因此，如何研究和评价汽车的操纵稳定性，以获得良好的汽车主动安全性一直是汽车领域最重要的课题之一。本文的主要内容是基于动力学仿真软件ADAMS对汽车操纵稳定性进行研究。在CAR模块建立整车模型时，首先应适当的简化整车模型，在前后悬架模型基础上增加了转向系统、发动机、轮胎、地面的整车动力学仿真模型；再调试仿真模型，分析仿真得出的结果，对车辆的操纵稳定性进行评价。关键词:操纵稳定性,ADAMS,整车模型,仿真实验Abstract：The handling stability of the vehicle is when the driver feel not too nervous and fatigue , the car can follow the driver through the steering system and steering wheel of a given direction, and when Suffering from outside interference(bumpy, crosswind,cargo or passengers partial load),the automobile can resist interference and keep stable driving. The operation stability of automobile is one of the important properties of automotive active safety. Therefore, how to study and evaluate the handling stability of the vehicle, in order to obtain good vehicle active safety is always one of the most important topics in the automotive field. The main content of this paper is to study Vehicle handling stability base on ADAMS.When vehicle model is established in the CAR module, firstly we should simplify the vehicle model , based on the front and rear suspension model to increase the steering system, engine, tires, the whole vehicle dynamics simulation model of the ground; then debugging simulation model, simulation results and analysis, to evaluate the handling stability of the vehicle.Keyword: Handling stability,ADAMS,Vehicle model, Simulation trial1 课题的意义 目前，国内汽车市场日益扩大与不断完善，我国已成为世界上最大的汽车市场，相应伴随而来的是汽车的相关研发速度不断加快，原来依靠样车来对汽车进行试验从而发现汽车的不足之处，进而调整汽车有关性能的做法显然已经不能够满足当前市场对开发速度和质量的要求，所以在设计的同时采用仿真分析方法对汽车性能提前进行预测是十分有必要的，能起到提高汽车设计质量和速度的目的。更为重要的是仿真分析所需花费的时间相对短暂，又可在计算机上重复进行，对各种各样的设计方案进行快速对比优化，并且可在试验条件所不具备的严酷工况下进行分析。拥有这些优势，显然它对汽车技术的发展、汽车的开发都具有极其重要的意义。同时当今国际汽车领域中的安全领域的研究热点就是汽车操纵稳定性研究，随着电子技术的发展以及成本的进一步降低，该系统甚至很有可能全面替代制动防抱死系统（antilock brake system），成为现代汽车所应该具有的标准装备。因此，如今开展这项研究具有重要的现实意义和相当宽广的应用前景。2 汽车操纵性的研究现状 如今，随着经济的发展和科技的提高，绝大数人拥有和使用汽车。同时，随着汽车保有量的一直增加以及交通事故的愈发频繁的发生，汽车的使用性能受到人们越来越多的关注，人们也越来越注重汽车的行驶安全性。一般来说汽车的操纵稳定性包括紧密相联的两个部分： 一是操纵性，二是稳定性。操纵性是指汽车能够及时准确的响应驾驶员所发出的转向指令的能力。稳定性是指汽车在遭受到外界扰动后恢复原来所有的运动状态的能力。两者相辅相成，难以单独而论，稳定性好坏直接影响操纵性好坏，因此通常称为操纵稳定性。汽车的操纵稳定性是影响汽车主动安全性的重要性能之一。汽车操纵稳定性就是研究汽车的极限性能和转向特性，寻找汽车处于失控状态时的角度、速度等参数。汽车的转向精准程度、车身姿态变化程度、转向反应的时间、极限行驶能力，都在它的研究范围内。因此，如何研究和评价汽车的操纵稳定性，从而拥有良好的汽车主动安全性一直是汽车领域中的最重要的课题，一个又一个的研究者在这个领域的不断探索和研究使人们对汽车操纵稳定性的研究得到了很多新的了解，取得了相当不错的成绩。 操纵稳定性研究主要从以下个方面进行1： a 经过试验对与汽车操纵稳定性相干的主要运动量进行测量，通过人车闭环系统来研究汽车的特性，并依照研究结果建立评价指标进行评价； b 通过研究驾驶员在汽车试验过程中的主观感觉，对汽车的性能进行主观评价； c 通过建立汽车动力学模型和人车闭环系统模型，利用仿真软件对汽车的操纵稳定性进行研究和客观评估。 由于开环系统法和闭环系统法中模型的建立始终是操纵稳定性研究中的瓶颈问题，研究者们开始寻找避免驾驶员模型建立这个难点的研究方法，这就是汽车操纵逆动力学法。它不需要建立驾驶员模型，而是基于已知汽车模型和运动状态基础上，通过分析不同汽车对于同一路径反求出的的驾驶员操纵输入来评价汽车操纵稳定性2，其研究大致经过了如下几个阶段：1）2006年，Andreasson等研究者3-4利用逆动力学方法来研究汽车底盘控制相关问题，结果表明该方法是处理底盘控制问题的有效方法；2）2011年，Boyer等研究者5利用逆动力学方法来研究汽车多体动力学，分析汽车操纵稳定性能问题。 3）在我国，南京航空航天大学的赵又群教授科研团队一直从事着操纵逆动力学的相关研究，2006年，他们运用径向基函数神经网络解决了逆动力学研究中转向盘角输入识别的问题6，2007年成功地将汽车操纵逆动力学问题转化为最优控制问题，利用直接配置方法将最优控制问题 转化为非线性规划问题，最终运用序列二次规划方法求解7 ；2012年，他们引入Gauss伪谱法来对紧急避让汽车操纵逆动力学进行研究，该方法相对于传统直接法和间接法来说，Gauss伪谱法拥有对初始值依赖性小、求解效率高的优势，采用该办法解决汽车的最速操纵相关问题，使得路径约束均和边值约束都得到相当程度的满足8 ；2014年，他们更是经过引入学习速度和收敛精度更高的SDIDRNN 网络识别汽车操纵逆动力学模型，结果显示，其所得结果及误差的分析说明了该神经网络在学习能力上具有优越性以及识别模型的有效性。93 汽车操纵性的发展趋势 汽车操纵稳定性是汽车运动性能最重要的特性，它不光影响到汽车驾驶的操纵方便程度，而且也是决定汽车高速行驶安全的一个主要性能，因而被人们称为“高速车辆的生命线”。国内外学者对其进行了长期的研究和探讨，从主观评价到客观评价，从简单到复杂的数学模型建立，从开环系统到闭环系统，从实车试验到仿真。随着一个又一个问题的提出和解决，汽车操纵稳定性的研究也慢慢的踏实而快速的走向系统化和成熟化。尽管如此，汽车操纵稳定性的相当多的研究还处在摸索和完善阶段，还需要工程师做大量的更加深入的工作，主要是：1） 操纵稳定性客观评价指标仍然存在多个标准，没有统一化的评价指标； 2） 在驾驶员汽车闭环系统中，仍然没有解决驾驶员精神负担模型化问题； 3） 进行的仿真试验种类远远不能够覆盖国家标准所要求的所有试验，因为汽车操纵稳定性试验中对虚拟仿真技术的使用相对较少；4） 怎样用客观评价代替主观评价等问题。 如果上述所述的问题得到完善的解决，相信汽车操纵稳定性的有关研究将上升到一个前所未有的发展阶段。参考文献1宗长富,郭孔辉汽车操纵稳定性的研究与评价J.汽车技术2000(6)2赵又群，尹浩，张丽霞汽车操纵逆动力学的现状与发展J 中国机械工程，2005，16（1）：77823Andrreason J， Bnte .Global chassis control based on inverse vehicle dynamics modelsJ.Vehicle Systems Dynamics,2006,44(SUPPL.1):321-3284Bnte ,Andrreason J.Global chassis control based on inverse vehicle dynamics models providing minimized utilisation of the tyre force potentialJ.VDI Berichte,2006(1931):163-1735Boyer Frdric,li ShaukatRecursive inverse dynamics of mobile multibody systems with joints and wheelsJ.IEEE Transactions on Robotics,2011,27(2):215-2286吴杰，赵又群，杨国权.汽车转向盘角输入识别的研究J机械科学与技术，2006，25（10）：1175-1177 7张丽霞，赵又群，吴杰基于最优控制的汽车操