汽車系統(tǒng)動力學(xué)

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 系統(tǒng)與系統(tǒng)動力學(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 汽車操縱逆動力學(xué)的理論和研究方法 9
1.4.1 操縱逆動力學(xué)原理 9
1.4.2 操縱逆動力學(xué)建模與求解 11
參考文獻 14
復(fù)習(xí)思考題 15
第2章 非充氣機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 非充氣機械彈性安全車輪結(jié)構(gòu) 16
2.2 非充氣機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 非充氣機械彈性安全車輪的滾動機理 18
2.3.1 驅(qū)動力學(xué)模型 18
2.3.2 制動力學(xué)模型 20
2.3.3 滾動阻力模型 21
2.4 非充氣機械彈性安全車輪側(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 非充氣機械彈性安全車輪側(cè)傾側(cè)偏特性 25
2.5.1 非充氣機械彈性安全車輪側(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 非充氣機械彈性安全車輪垂直振動特性 28
2.6.1 模態(tài)仿真與試驗對比分析 28
2.6.2 振動傳遞特性分析 29
參考文獻 35
復(fù)習(xí)思考題 36
第3章 汽車縱向系統(tǒng)動力學(xué) 37
3.1 汽車縱向系統(tǒng)動力學(xué)研究綜述 37
3.1.1 汽車縱向系統(tǒng)動力學(xué)特性研究的意義 37
3.1.2 汽車縱向系統(tǒng)動力學(xué)特性研究中的基本問題 38
3.2 汽車縱向動力學(xué) 38
3.2.1 汽車縱向受力分析 38
3.2.2 汽車縱向動力學(xué)方程 39
3.3 防抱死制動系統(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 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 動力學(xué)模型及仿真 57
3.6 基于縱向動力學(xué)的路面附著系數(shù)估計 62
3.6.1 slip-slope 路面附著系數(shù)估計方法 62
3.6.2 縱向力估計 62
3.6.3 滑移率估計 65
3.6.4 基于 RLS 的 slip-slope 估計 66
3.6.5 虛擬試驗驗證 68
附錄 75
參考文獻 81
復(fù)習(xí)思考題 83
第4章 汽車橫向系統(tǒng)動力學(xué) 84
4.1 汽車橫向系統(tǒng)動力學(xué)研究綜述 85
4.1.1 汽車橫向系統(tǒng)動力學(xué)特性評價方法發(fā)展簡介 85
4.1.2 閉環(huán)橫向系統(tǒng)動力學(xué)特性研究的意義 87
4.1.3 汽車橫向系統(tǒng)動力學(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)向運動學(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 104
4.9 獨立的全輪驅(qū)動力分配控制 105
4.9.1 傳統(tǒng)的四輪驅(qū)動系統(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)矩主動控制 106
4.10 輪胎等效側(cè)偏剛度估計 107
4.10.1 基于加速度變化率的輪胎等效側(cè)偏剛度估計 107
4.10.2 估計方法的可操作性分析 111
4.10.3 虛擬試驗驗證 113
參考文獻 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)動力學(xué) 120
5.1 基礎(chǔ)知識 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 已有的精細積分算法 128
5.2.2 對已有的精細積分算法的推廣 129
5.2.3 數(shù)值仿真實例 130
5.3 汽車主動安全性的評價指標(biāo) 133
5.3.1 對已有閉環(huán)單項評價指標(biāo)的補充 133
5.3.2 對已有開環(huán)單項評價指標(biāo)的補充 134
5.3.3 綜合評價指標(biāo)與加權(quán)系數(shù)選取 135
5.3.4 閉環(huán)綜合評價指標(biāo)與開環(huán)綜合評價指標(biāo)的相關(guān)性 136
5.3.5 數(shù)值仿真實例 136
5.3.6 小結(jié) 139
參考文獻 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)動力學(xué)新的評價方法 140
6.1 具有隨機道路輸入的駕駛員–汽車閉環(huán)系統(tǒng)的操縱性評價 140
6.1.1 具有隨機道路輸入的駕駛員–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)的時域分析 143
6.1.4 數(shù)值仿真實例 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–道路隨機閉環(huán)系統(tǒng)模型 151
6.2.2 隨機閉環(huán)系統(tǒng)響應(yīng)分析的一般隨機攝動法 153
6.2.3 駕駛員的動態(tài)特性對汽車主動安全性的影響 155
6.2.4 數(shù)值仿真實例 155
6.2.5 小結(jié) 161
6.3 四輪轉(zhuǎn)向汽車運動穩(wěn)定性分析 161
6.3.1 運動穩(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)向汽車運動穩(wěn)定性分析 164
6.3.4 小結(jié) 165
6.4 矩陣攝動法在四輪轉(zhuǎn)向汽車運動穩(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法 165
6.4.2 汽車參數(shù)對運動穩(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)計的駕駛員–汽車閉環(huán)系統(tǒng)操縱性的優(yōu)化設(shè)計 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 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 175
復(fù)習(xí)思考題 175
第7章 汽車系統(tǒng)動力學(xué)中的狀態(tài)與參數(shù)估計 176
7.1 汽車側(cè)偏角估計 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 181
7.1.3 基于卡爾曼濾波的汽車側(cè)偏角估計 184
7.1.4 兩種側(cè)偏角估計方法比較 185
7.2 基于 UKF 算法的汽車狀態(tài)估計 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)估計的 UKF 算法 190
7.2.3 汽車 UKF 估計方法的試驗驗證 193
7.2.4 UKF 與 EKF 在汽車狀態(tài)估計中的比較 200
7.3 基于 DEAKF 的汽車狀態(tài)估計 203
7.3.1 七自由度非線性汽車動力學(xué)模型 203
7.3.2 雙重擴展自適應(yīng)卡爾曼濾波算法 205
7.3.3 三種汽車狀態(tài)估計方法及其虛擬試驗驗證 208
7.3.4 實車試驗驗證 214
7.4 基于模糊邏輯的汽車狀態(tài)估計 215
7.4.1 模糊卡爾曼濾波與 S-AKF 算法用于狀態(tài)估計 215
7.4.2 虛擬試驗驗證 218
7.5 基于 EKF 和 RLS 的汽車狀態(tài)和參數(shù)并行估計 222
7.5.1 非線性汽車動力學(xué)模型 222
7.5.2 EKF 和 RLS 并行算法 224
7.5.3 虛擬試驗驗證及分析 226
7.5.4 實車試驗驗證及分析 228
參考文獻 231
復(fù)習(xí)思考題 231
第8章 汽車操縱逆動力學(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 線性汽車角輸入識別研究 242
8.2.1 汽車角輸入轉(zhuǎn)向運動模型 242
8.2.2 仿真結(jié)果 244
8.3 線性汽車力輸入識別研究 246
8.3.1 汽車力輸入轉(zhuǎn)向運動模型 246
8.3.2 仿真結(jié)果 247
8.4 ADAMS/Car 模型建立與試驗驗證 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 驗證 250
8.5 小結(jié) 251
參考文獻 251
復(fù)習(xí)思考題 253
第9章 汽車垂向系統(tǒng)動力學(xué) 254
9.1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 255
9.2 人體對振動的反應(yīng)和平順性評價 256
9.2.1 人體對振動的反應(yīng) 256
9.2.2 平順性評價 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)的演變隨機響應(yīng)預(yù)測 264
9.5.1 汽車垂向動力學(xué)模型 264
9.5.2 汽車垂向振動的響應(yīng) 266
9.5.3 數(shù)值仿真實例 268
9.5.4 小結(jié) 269
9.6 路面不平度的頻域逆動力學(xué)研究 270
9.6.1 四自由度汽車路面不平度頻域的識別 270
9.6.2 七自由度汽車路面不平度頻域的識別 273
9.6.3 虛擬試驗驗證 276
9.7 路面不平度的時域逆動力學(xué)研究 282
9.7.1 四自由度汽車路面不平度時域的識別 282
9.7.2 七自由度汽車路面不平度時域的識別 283
9.7