考虑轮胎非线性特性的主动四轮转向控制研究

1

作者 张丽萍 朱永博 孙涛 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第6期1-5,共5页

针对传统四轮转向难以同时跟踪质心侧偏角和横摆角速度两个理想值的问题,并同时考虑汽车运动时轮胎侧偏角进入非线性区域操纵稳定性变差的特点,设计了具有轮胎非线性特性的分段式线性二次型最优控制(LQR)的双输入双输出主动四轮转向控... 针对传统四轮转向难以同时跟踪质心侧偏角和横摆角速度两个理想值的问题,并同时考虑汽车运动时轮胎侧偏角进入非线性区域操纵稳定性变差的特点,设计了具有轮胎非线性特性的分段式线性二次型最优控制(LQR)的双输入双输出主动四轮转向控制器。通过MATLAB/Simulink和CarSim中的双移线工况联合仿真,分析四轮转向车辆在车速90km/h,路面附着系数为0.4的极限工况下,分段式LQR转向控制器和传统比例控制以及线性LQR转向控制器的差异。结果显示:分段式LQR转向控制器相比于传统比例控制以及线性LQR转向控制器有附加的前、后轮转角使得车辆的操纵稳定性较好而且在质心侧偏角较小的同时也能够很好的跟踪理想的横摆角速度。为先进的4WS汽车操纵稳定性控制器开发提供参考。 展开更多

关键词 主动四轮转向 轮胎非线性特性 权重系数 LQR控制 极限工况 操纵稳定性

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基于Simulink轮胎非线性特性对车辆转向影响分析

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作者 姚鹏飞 和柯 王瑞红 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第4期261-264,共4页

车辆与地面间的接触是通过轮胎得以实现,轮胎受力直接影响到车辆转向稳定性。针对轮胎转向过程受力进行分析,根据非线性特性,基于Fiala分析理论,对轮胎侧偏侧向力进行分析,获取与侧偏角之间关系;分析转向过程中,车轮外倾时所受的侧向力... 车辆与地面间的接触是通过轮胎得以实现,轮胎受力直接影响到车辆转向稳定性。针对轮胎转向过程受力进行分析,根据非线性特性,基于Fiala分析理论,对轮胎侧偏侧向力进行分析,获取与侧偏角之间关系;分析转向过程中,车轮外倾时所受的侧向力;获取轮胎侧倾刚度的影响因素;基于以上分析,获取轮胎侧偏对转角关系的影响。基于Simulink搭建轮胎及转向系统控制模型,与NI PXI在环实测系统相结合,模拟车辆实际运行工况;对双移线转向工况,轮胎受载特性及不同运行速度转向时,各车轮的受力情况;根据分析结果验证数学模型和仿真分析的可靠性。结果可知:在对车辆转向的受力分析时,必须考虑侧偏刚度随载荷的变化关系;车辆具有明显的不足转向特性;前轴两轮的轮胎受垂向力呈现相反的变化趋势,整车具有明显的外倾斜现象;侧向加速度、前外侧轮胎的侧倾角变化曲线仿真值与理论值变化曲线基本一致,峰值误差最大为6.19%,表明数学分析和模型的准确性,为此类设计研究提供参考。 展开更多

关键词 汽车 轮胎 非线性特性 转向系统 侧偏角 侧倾刚度

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轮胎非线性纵滑力学特性的分段仿射辨识建模方法 被引量：4

3

作者 孙晓强 胡伟伟 +2 位作者 吴鹏程 PAK Kin Wong 陈龙 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期52-60,共9页

针对传统轮胎力学模型因形式复杂、参数拟合困难等而不便于进行车辆系统动力学控制设计的问题,提出一种基于数据驱动的轮胎纵滑力学特性分段仿射辨识建模方法。基于平板式轮胎动态特性试验台,准确获取了反映轮胎在3124、6530、8036、946... 针对传统轮胎力学模型因形式复杂、参数拟合困难等而不便于进行车辆系统动力学控制设计的问题,提出一种基于数据驱动的轮胎纵滑力学特性分段仿射辨识建模方法。基于平板式轮胎动态特性试验台,准确获取了反映轮胎在3124、6530、8036、9468、11760 N等5个垂向载荷,胎压880 kPa,纵向滑移率变化范围为-1~0.5,以及峰值附着系数分别为0.34和0.77的两种路面条件下的非线性纵滑力学特性试验数据。在此基础上,对试验结果进行了分析,确定了轮胎纵向力与其主要影响因素间的一般映射关系,进而引入分段仿射辨识理论完成轮胎纵滑力学特性的有效辨识。辨识主要由试验数据聚类、仿射子模型参数估计以及分解面系数矩阵求解等3个环节组成,分别采用改进的K-means、最小二乘以及模糊加权近似支持向量机等算法进行实现,最终针对低附路面和高附路面分别获取了10个仿射子模型用于拟合轮胎非线性纵滑力学特性试验数据。为验证辨识轮胎模型的精度,将模型仿真结果与试验数据进行对比。结果表明,所辨识的轮胎模型能够准确描述轮胎非线性纵滑力学特性,模型整体拟合精度高于95%。 展开更多

关键词 车辆 轮胎 纵滑力学特性 非线性建模 分段仿射辨识

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轮胎非稳态转向特性非线性仿真模型 被引量：3

4

作者 郭孔辉 侯永平 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 1999年第6期321-325,共5页

本文以轮胎与路面之间的滑移速度为出发点,在稳态指数统一模型的基础上,建立了轮胎非稳态转向特性非线性仿真模型。在实验研究中,发现了动态过程回正力臂和附加的回正力矩的滞后特性。仿真结果和试验结果对比表明,该模型足以反映轮胎非... 本文以轮胎与路面之间的滑移速度为出发点,在稳态指数统一模型的基础上,建立了轮胎非稳态转向特性非线性仿真模型。在实验研究中,发现了动态过程回正力臂和附加的回正力矩的滞后特性。仿真结果和试验结果对比表明,该模型足以反映轮胎非线性转向特性,可用于前轮摆振及汽车操纵动力学仿真方面的研究。 展开更多

关键词 非线性 转向特性 轮胎 汽车动力学 仿真 稳态

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轮胎非稳态侧偏特性非线性仿真模型 被引量：3

5

作者 郭孔辉 侯永平 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第8期943-945,共3页

在稳态指数统一模型的基础上，根据动态过程有效滑移率的微分表达，建立轮胎非稳态侧偏特性非线性仿真模型。在实验中发现当用有效滑移率和准稳态概念来计算回正力臂 Ｄｘ 时，有滑移率超前而回正力臂滞后现象，该现象可以通过一个一... 在稳态指数统一模型的基础上，根据动态过程有效滑移率的微分表达，建立轮胎非稳态侧偏特性非线性仿真模型。在实验中发现当用有效滑移率和准稳态概念来计算回正力臂 Ｄｘ 时，有滑移率超前而回正力臂滞后现象，该现象可以通过一个一阶滤波器来表达。模型的计算结果与实验结果对比，表明该模型可以反映轮胎非线性侧偏特性，可以用于汽车操纵动力学研究。 展开更多

关键词 轮胎 非线性侧偏特性 有效滑移率 仿真模型

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复合工况下轮胎非线性力学特性的分段仿射辨识

6

作者 王玉麟 胡伟伟 孙晓强 《汽车安全与节能学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期70-77,共8页

为实现复合工况下轮胎非线性力学特性的准确模拟,提出了一种基于分段仿射(PWA)辨识的数学建模方法。采用基于Gauss混合模型的统计数据聚类方法进行轮胎力学特性试验数据聚类,将原始试验数据划分为若干个子集;基于最小二乘算法进行仿射... 为实现复合工况下轮胎非线性力学特性的准确模拟,提出了一种基于分段仿射(PWA)辨识的数学建模方法。采用基于Gauss混合模型的统计数据聚类方法进行轮胎力学特性试验数据聚类,将原始试验数据划分为若干个子集;基于最小二乘算法进行仿射子模型参数估计;结合改进的近似支持向量机算法完成相邻仿射子模型间分界面系数矩阵的求解;将辨识模型仿真结果与原始试验数据进行对比,验证辨识精度。结果表明:所辨识的轮胎分段仿射模型能够很好地拟合复合工况下轮胎纵向力及侧向力与其影响因素间的非线性关系,模型拟合精度高于93%。 展开更多

关键词 轮胎 非线性力学特性 复合工况 分段仿射(PWA)辨识 精度验证

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考虑线控转向非线性和不确定性的转向角控制 被引量：7

7

作者 余卓平 章仁夑 +1 位作者 熊璐 李增良 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期79-86,共8页

研究了线控转向系统的转向轮转角跟踪控制.控制算法的设计建立在对轮胎回正力矩的非线性特性以及系统参数不确定性进行分析的基础上,并考虑了执行器力矩受限的情况.基于一种条件积分方法,设计前馈加抗积分饱和的状态反馈控制算法来获得... 研究了线控转向系统的转向轮转角跟踪控制.控制算法的设计建立在对轮胎回正力矩的非线性特性以及系统参数不确定性进行分析的基础上,并考虑了执行器力矩受限的情况.基于一种条件积分方法,设计前馈加抗积分饱和的状态反馈控制算法来获得期望的转向轮转角.根据非线性控制理论,通过建立李雅普诺夫函数,证明线控转向控制系统的渐进稳定.最后,通过实车试验证明控制算法能够有效实现转向轮转角的精确跟踪控制. 展开更多

关键词 关键词:轮胎非线性特性 线控转向系统 参数不确定性 条件积分方法

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基于有限元理论的轮胎刚度特性的仿真研究 被引量：46

8

作者 石琴 陈无畏 +2 位作者 洪洋 谷叶水 张鹏 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第6期1445-1449,共5页

分析了轮胎静、动态刚度的形成机理,探讨了轮胎刚度和变形之间的关系。建立了轮胎的三维非线性有限元模型,用ANSYS软件的非线性分析技术对子午线轮胎进行了有限元分析。为控制网格划分的密度与质量,采用数字化轮廓技术,在UG软件中绘制... 分析了轮胎静、动态刚度的形成机理,探讨了轮胎刚度和变形之间的关系。建立了轮胎的三维非线性有限元模型,用ANSYS软件的非线性分析技术对子午线轮胎进行了有限元分析。为控制网格划分的密度与质量,采用数字化轮廓技术,在UG软件中绘制轮胎断面曲线,将离散化后的曲线信息导入有限元分析软件ANSYS中。建模时充分考虑了橡胶材料的超弹性和各向异性,材料模型采用Mooney-Rivlin橡胶材料。探讨了如何利用轮胎的有限元分析结果得到轮胎的刚度特性,建立了在侧向力作用下,轮胎有限元模型中相关节点的位移与轮胎侧偏角关系的数学模型。将计算结果和试验结果进行了比较,验证了理论计算结果的可靠性。 展开更多

关键词 子午线轮胎 非线性 有限元分析 ANSYS软件 刚度特性

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基于轮胎侧偏特性的轮-地摩擦因数估计法 被引量：1

9

作者 李遥 管西强 张建武 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2013年第5期451-456,共6页

本文旨在研究轮-地摩擦因数的估计方法。首先建立形式简单的Brush轮胎模型,并通过单轮台架试验验证了模型的准确性。接着建立了转向系统动力学模型和三自由度整车动力学模型。最后,根据轮胎侧偏特性设计了轮胎侧偏角和轮-地摩擦因数的... 本文旨在研究轮-地摩擦因数的估计方法。首先建立形式简单的Brush轮胎模型,并通过单轮台架试验验证了模型的准确性。接着建立了转向系统动力学模型和三自由度整车动力学模型。最后,根据轮胎侧偏特性设计了轮胎侧偏角和轮-地摩擦因数的非线性观测器,并在此基础上,提出了一种联合估计算法。在该算法中加入了门限值动态控制,使之同时适用于路面突变的场合。仿真和试验结果表明,所提出的估计方法有效可行。 展开更多

关键词 轮-地摩擦因数 轮胎侧偏特性 非线性观测器 门限值控制

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30.00R51子午线轮胎刚度仿真 被引量：11

10

作者 胡林 谷正气 +2 位作者 黄晶 向宇 吴彤峰 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期2210-2214,共5页

在轮胎结构设计的UG模型中,将轮胎轮廓曲线形状数字化并采用层单元模拟轮胎内部具有正交各向异性等多种材料性质的层状结构,既满足了分析精度,同时也大大节省单元数,提高了分析经济性。并在此基础上建立了30.00R51子午线轮胎的三维非线... 在轮胎结构设计的UG模型中,将轮胎轮廓曲线形状数字化并采用层单元模拟轮胎内部具有正交各向异性等多种材料性质的层状结构,既满足了分析精度,同时也大大节省单元数,提高了分析经济性。并在此基础上建立了30.00R51子午线轮胎的三维非线性有限元模型,通过柔-刚性接触单元成功地模拟了轮胎与刚性地面之间静态接触问题。详细地分析了接地轮胎在垂直载荷、侧向载荷、切向载荷作用下轮胎各种应变的分布情况,计算了轮胎的径向刚度、侧偏刚度、切向刚度。通过实际验证,说明仿真计算结果的可靠性。 展开更多

关键词 子午线轮胎 计算机仿真 三维有限元分析 非线性 刚度特性

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某型航空子午线轮胎刚度仿真分析 被引量：10

11

作者 杨礼芳 魏小辉 +1 位作者 印寅 王钰龙 《机械设计与制造》 北大核心 2013年第5期146-148,152,共4页

轮胎力学特性是飞机地面运动学研究的重要课题之一。基于轮胎静刚度的形成机理,忽略胎面花纹,建立某型航空子午线轮胎三维非线性有限元分析模型。考虑到航空轮胎材料非线性、几何非线性、接触非线性等问题,借助ABAQUS和HYPERMESH软件,并... 轮胎力学特性是飞机地面运动学研究的重要课题之一。基于轮胎静刚度的形成机理,忽略胎面花纹,建立某型航空子午线轮胎三维非线性有限元分析模型。考虑到航空轮胎材料非线性、几何非线性、接触非线性等问题,借助ABAQUS和HYPERMESH软件,并在ABAQUS/STANDARD求解器下进行径向和侧向刚度特性仿真分析,得出不同充气压力工况下的相应的负荷与变形的关系。通过仿真分析结果与理论估算值的对比,表明所建立的有限元分析模型可较好模拟该型航空轮胎的刚度特性。 展开更多

关键词 子午线轮胎 非线性 有限元 刚度特性

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基于RBF网络的轮胎侧向力模型 被引量：2

12

作者 张国林 谢伟东 《浙江工业大学学报》 CAS 2005年第2期203-205,共3页

RBF神经网络相对于其他网络的特点是计算量小,收敛速度快,具有良好的非线性映射效果.采用人工神经网络中的径向基函数(RBF)神经网络,对车辆操纵稳定性仿真分析中的轮胎侧偏特性进行研究,建立轮胎侧向力神经网络模型.并与用于学习的实验... RBF神经网络相对于其他网络的特点是计算量小,收敛速度快,具有良好的非线性映射效果.采用人工神经网络中的径向基函数(RBF)神经网络,对车辆操纵稳定性仿真分析中的轮胎侧偏特性进行研究,建立轮胎侧向力神经网络模型.并与用于学习的实验数据进行比较,以验证这种模型的准确性,并以求为车辆动力学仿真和控制提供更好的手段. 展开更多

关键词 RBF网络 力模型 RBF神经网络 车辆动力学仿真 人工神经网络 轮胎侧偏特性 神经网络模型 径向基函数 非线性映射 操纵稳定性 收敛速度 仿真分析 实验数据 计算量 侧向力 准确性

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电驱动系统再生制动工况动力学特性研究 被引量：2

13

作者 刘坤 杜长虹 +2 位作者 吴维 卢国成 苑士华 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第8期1121-1127,共7页

为研究再生制动过程中电动汽车驱动系统的动力学特性,在考虑静态传动误差、齿侧间隙和时变啮合刚度等基础上,进一步耦合轮胎扭转特性,建立了永磁同步电机-两级传动机构-轮胎的机电耦合模型,并进行试验验证。分析了轮胎扭转特性和再生制... 为研究再生制动过程中电动汽车驱动系统的动力学特性,在考虑静态传动误差、齿侧间隙和时变啮合刚度等基础上,进一步耦合轮胎扭转特性,建立了永磁同步电机-两级传动机构-轮胎的机电耦合模型,并进行试验验证。分析了轮胎扭转特性和再生制动转矩对电驱动系统动力学的影响。结果表明:轮胎扭转特性为电驱动系统引入了1阶新的模态,改变了系统1阶模态振型;再生制动转矩较小时,传动机构发生齿轮持续拍击现象;随着再生制动转矩的增加,拍击现象逐渐消失,但电磁转矩反向时传动机构动载荷逐渐增大。研究为电驱动系统动态载荷研究和寿命预测提供理论支持。 展开更多

关键词 电动汽车 再生制动 非线性动力学 轮胎扭转特性

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