基于主動懸架的汽車側(cè)向穩(wěn)定性研究.pdf

1、汽車的操縱穩(wěn)定性是汽車最復(fù)雜的性能之一，它主要指汽車跟隨駕駛員指令的能力，即操縱性，以及汽車抵抗干擾的能力，即穩(wěn)定性。隨著我國汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，汽車保有量大幅度提高。人-車-路之間的關(guān)系也越來越復(fù)雜，同時，汽車的操穩(wěn)性也是汽車主動安全性研究的重要內(nèi)容之一。這些都加速了人們對汽車操穩(wěn)性的研究步伐，因此本文的工作具有比較強的背景及研究意義。
　　汽車的側(cè)向穩(wěn)定性喪失的根本原因是車輪與路面的之間的關(guān)系達到了附著極限，汽車曲線行駛時，不

2、僅前后輪之間有載荷轉(zhuǎn)移，內(nèi)外側(cè)車輪之間也存在著劇烈的載荷轉(zhuǎn)移，載荷轉(zhuǎn)移使得內(nèi)側(cè)車輪上的載荷急劇降低，車輪將不能提供汽車側(cè)向運動所需的側(cè)向力。
　　本文從汽車的整車動力學(xué)模型入手，先利用虛擬樣機技術(shù)建立了某汽車的整車模型，包含前后懸架系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)以及與之相關(guān)的輪胎模型和路面模型，該模型的零部件圖與裝配關(guān)系從三維造型軟件獲取，因此具有與實際汽車相一致的物理參數(shù)，如質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量等。在此基礎(chǔ)上研究了各零部件之間的運動關(guān)系，通

3、過不同類型的運動副將各零部件進行組裝。該整車模型具有27個自由度，分別為車身的6個自由度，車輪的8個自由度，后懸架下橫臂相對于車身的2個轉(zhuǎn)動自由度，減振器立柱相對于車身的8個自由度。轉(zhuǎn)向系的3個自由度。為了給控制策略提供依據(jù)，還建立了評價汽車穩(wěn)定性的經(jīng)典二自由度線性模型，用來評價駕駛員的意圖。
　　汽車曲線行駛過程中伴隨著簧載質(zhì)量的側(cè)傾運動，簧載質(zhì)量的側(cè)傾運動不僅影響乘坐的舒適性，也影響車輪上載荷的大小，本文系統(tǒng)分析了簧載質(zhì)量側(cè)傾

4、對車輪載荷的影響，特別是定量得到了載荷轉(zhuǎn)移大小與汽車側(cè)傾剛度大小的關(guān)系。汽車懸架側(cè)傾剛度的大小與懸架的剛度有關(guān)，因此改變汽車前后懸架的剛度就能有效的改變側(cè)傾運動中載荷的轉(zhuǎn)移。懸架的剛度又受到懸架系統(tǒng)中減振器特性的影響，目前阻尼可調(diào)的半主動懸架已經(jīng)在一些汽車上得到了應(yīng)用。本文利用Bouc-wen模型給出了某型磁流變懸架的數(shù)學(xué)模型，利用控制電流大小間接的影響懸架特性。在系統(tǒng)的研究了汽車側(cè)向穩(wěn)定性理論后，提出了相應(yīng)的控制策略，建立了控制半主動

5、懸架及控制附加橫擺力矩的兩個模糊控制器，控制器的輸入均為橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角的偏差E以及他們各自的偏差變化率EC,S輸出為相應(yīng)的磁流變阻尼器控制電流和附加橫擺力矩。最后利用虛擬樣機技術(shù)分析軟件ADAMS及MATLAB進行半主動懸架與汽車側(cè)向穩(wěn)定性的仿真研究，為了說明控制策略和控制方法的有效性，進行了階躍、Fishhook以及雙移線三個典型的評價汽車操穩(wěn)性的仿真研究。仿真結(jié)果表明，各種工況下，無任何控制的汽車其穩(wěn)定性最差；通過施加一般附