操縱動(dòng)力學(xué)與控制系統(tǒng)

操縱動(dòng)力學(xué)與控制系統(tǒng)通常認(rèn)為汽車的操縱穩(wěn)定性包含互相聯(lián)系的兩個(gè)部分，一是操縱性，一是穩(wěn)定性。操縱性是指汽車能夠確切地響應(yīng)駕駛員轉(zhuǎn)向指令的能力。穩(wěn)定性是指汽車受到外界擾動(dòng)(路面擾動(dòng)或突然陣風(fēng)擾動(dòng))后恢復(fù)原來運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的能力。兩者很難斷然分開，穩(wěn)定性好壞直接影響操縱性的好壞，因此通常只統(tǒng)稱為操縱穩(wěn)定性。通常認(rèn)為汽車的操縱穩(wěn)定性包含互相聯(lián)系的兩個(gè)部分，一是操縱性，2

基本假設(shè)：

1、忽略轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的影響,直接以前輪轉(zhuǎn)角作為輸入

2、忽略懸架的作用

3、汽車沿x軸的前進(jìn)速度u視為不變。

4、汽車的側(cè)向加速度限定在Ｏ.４ｇ以下，輪胎側(cè)偏特性處于線性范圍。

5、沒有空氣動(dòng)力的作用。

6、忽略左右車輪輪胎由于載荷的變化而引起輪胎特性的變化以及輪胎回正力矩的作用。

7、車輛坐標(biāo)系的原點(diǎn)與汽車質(zhì)心重合。3.1數(shù)學(xué)模型基本假設(shè)：3.1數(shù)學(xué)模型3.1數(shù)學(xué)模型2模型3.1數(shù)學(xué)模型2模型4ux=ay=ux=ay=53.1數(shù)學(xué)模型3.1數(shù)學(xué)模型63.1數(shù)學(xué)模型汽車前、后軸中點(diǎn)的速度為ｕ1、ｕ2，側(cè)偏角為1、2，質(zhì)心的側(cè)偏角為，=v/u。是ｕ1與ｘ軸的夾角，其值為：3.1數(shù)學(xué)模型汽車前、后軸中點(diǎn)的速度為ｕ1、ｕ2，側(cè)偏角為73.1數(shù)學(xué)模型汽車前、后輪側(cè)偏角為：3.1數(shù)學(xué)模型汽車前、后輪側(cè)偏角為：83.1數(shù)學(xué)模型

2．模型

3.1數(shù)學(xué)模型9二、穩(wěn)態(tài)響應(yīng)汽車等速行駛時(shí)，在前輪角階躍輸入下進(jìn)入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)就是等速圓周行駛。常用輸出與輸入的比值，如穩(wěn)態(tài)時(shí)的橫擺角速度與前輪轉(zhuǎn)角之比來評(píng)價(jià)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。這個(gè)比值稱為穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益，也稱為轉(zhuǎn)向靈敏度，以符號(hào))s

表示。r為定值，則v0′=0;r′=0所以：二、穩(wěn)態(tài)響應(yīng)汽車等速行駛時(shí)，在前輪角階躍輸入下進(jìn)入的穩(wěn)態(tài)響3.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)1．穩(wěn)態(tài)響應(yīng)

（等速圓周行駛）穩(wěn)態(tài)時(shí)：

，則線、角加速度均為零。解方程可得穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益，即轉(zhuǎn)向靈敏度：

其中—穩(wěn)定性因數(shù)（s2m-2）

3.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)1．穩(wěn)態(tài)響應(yīng)（等速圓周行駛）113.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)2．穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的三種類型

K=0—中性轉(zhuǎn)向：

K>0—不足轉(zhuǎn)向：，特征車速

K<0—過多轉(zhuǎn)向：，臨界車速3.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)2．穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的三種類型12RL3.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)１．中性轉(zhuǎn)向（K=0)(Neutralsteer)RL3.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)１．中性轉(zhuǎn)向（K=0)(Neutral133.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)2．穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的三種類型

3.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)2．穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的三種類型143.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)根據(jù)日本汽車研究所發(fā)表的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，近年來轎車的穩(wěn)定性因數(shù)Ｋ值約為０．００２～０．００３５ｓ2／ｍ2（在側(cè)向加速度為０．３ｇ時(shí)）。德國幾個(gè)大學(xué)的汽車研究所通過對(duì)近代小轎車進(jìn)行試驗(yàn)后統(tǒng)計(jì)得出：轎車的穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益，即轉(zhuǎn)向靈敏度為0.16~0.33s-1。sw為方向盤轉(zhuǎn)角，其單位為（°）；。r為汽車橫擺角速度，其單位為（°)s-1。相應(yīng)的試驗(yàn)工況為：ｕ=22.35m/s,ay=0.4g。3.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)根據(jù)日本汽車研究所發(fā)表的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，近年來轎車的153.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)3．表征穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的參數(shù)（1）

3.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)3．表征穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的參數(shù)（1）163.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)3．表征穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的參數(shù)

（2）轉(zhuǎn)向半徑的比值

當(dāng)時(shí)，

3.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)3．表征穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的參數(shù)173.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)3．表征穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的參數(shù)

（2）轉(zhuǎn)向半徑的比值

3.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)3．表征穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的參數(shù)3.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)（３）靜態(tài)儲(chǔ)備系數(shù)Ｓ.Ｍ．1、使汽車前、后輪產(chǎn)生同一側(cè)偏角的側(cè)向力作用點(diǎn)Cn稱為中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)。C是重心。2、靜態(tài)儲(chǔ)備系數(shù)Ｓ.Ｍ．就是中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)至前軸距離ａ和汽車質(zhì)心C至前軸距離ａ之差（ａ-ａ）與軸距Ｌ之比值FY2FY13.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)（３）靜態(tài)儲(chǔ)備系數(shù)Ｓ.Ｍ．FY2FY1193.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)（３）靜態(tài)儲(chǔ)備系數(shù)Ｓ.Ｍ．Ｓ.Ｍ．>01-2>0不足轉(zhuǎn)向Ｓ.Ｍ．=01-2=0中性轉(zhuǎn)向Ｓ.Ｍ．<0

1-2<0過多轉(zhuǎn)向S.M.一般為0.05~0.07FY2FY13.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)（３）靜態(tài)儲(chǔ)備系數(shù)Ｓ.Ｍ．FY2FY1203.3瞬態(tài)響應(yīng)（一）前輪角階躍輸入下的橫擺角速度瞬態(tài)響應(yīng)將二自由度汽車運(yùn)動(dòng)微分方程式（５－９）重寫如下1）2）3.3瞬態(tài)響應(yīng)（一）前輪角階躍輸入下的橫擺角速度瞬態(tài)響應(yīng)1213.3瞬態(tài)響應(yīng)由第二式得3.3瞬態(tài)響應(yīng)由第二式得223.3瞬態(tài)響應(yīng)上式寫成以r為變量的形式如下式中：?3.3瞬態(tài)響應(yīng)?233.3瞬態(tài)響應(yīng)單自由度一般強(qiáng)迫振動(dòng)微分方程式，通常寫作式中：?3.3瞬態(tài)響應(yīng)單自由度一般強(qiáng)迫振動(dòng)微分方程式，通常寫作24三、前輪角階躍輸人下的瞬態(tài)響應(yīng)汽車前輪角階躍輸人時(shí)，前輪轉(zhuǎn)角的數(shù)學(xué)表達(dá)式為故當(dāng)ｔ＞０后，上式進(jìn)一步簡化為三、前輪角階躍輸人下的瞬態(tài)響應(yīng)汽車前輪角階躍輸人時(shí)，前輪轉(zhuǎn)角253.3瞬態(tài)響應(yīng)這是二階常系數(shù)非齊次微分方程，其通解等于它的一個(gè)特解與對(duì)應(yīng)的齊次微分方程的和顯然其特解為對(duì)應(yīng)的齊次方程式為3.3瞬態(tài)響應(yīng)263.3瞬態(tài)響應(yīng)齊次方程的通解為令則或顯然<1時(shí)橫擺角速度為3.3瞬態(tài)響應(yīng)齊次方程的通解為令則或顯然<1時(shí)橫擺角速度273.3瞬態(tài)響應(yīng)下面確定積分常數(shù)Ｃ、Ａ1、Ａ23.3瞬態(tài)響應(yīng)下面確定積分常數(shù)Ｃ、Ａ1、Ａ2283.3瞬態(tài)響應(yīng)下面確定積分常數(shù)Ｃ3.3瞬態(tài)響應(yīng)下面確定積分常數(shù)Ｃ29三、前輪角階躍輸人下的瞬態(tài)響應(yīng)下面確定積分常數(shù)Ф三、前輪角階躍輸人下的瞬態(tài)響應(yīng)下面確定積分常數(shù)Ф303.3瞬態(tài)響應(yīng)因此3.3瞬態(tài)響應(yīng)因此313.3瞬態(tài)響應(yīng)3.3瞬態(tài)響應(yīng)323.3瞬態(tài)響應(yīng)3.3瞬態(tài)響應(yīng)333.3瞬態(tài)響應(yīng)3.3瞬態(tài)響應(yīng)3.3瞬態(tài)響應(yīng)用瞬態(tài)響應(yīng)中的幾個(gè)參數(shù)來表征響應(yīng)品質(zhì)的好壞，這些參數(shù)是：1、橫擺角速度r波動(dòng)時(shí)的固有（圓）頻率0。3.3瞬態(tài)響應(yīng)用瞬態(tài)響應(yīng)中的幾個(gè)參數(shù)來表征響應(yīng)品質(zhì)的好壞，353.3瞬態(tài)響應(yīng)用瞬態(tài)響應(yīng)中的幾個(gè)參數(shù)來表征響應(yīng)品質(zhì)的好壞，這些參數(shù)是：1、橫擺角速度r波動(dòng)時(shí)的固有（圓）頻率0。3.3瞬態(tài)響應(yīng)用瞬態(tài)響應(yīng)中的幾個(gè)參數(shù)來表征響應(yīng)品質(zhì)的好壞，363.3瞬態(tài)響應(yīng)用瞬態(tài)響應(yīng)中的幾個(gè)參數(shù)來表征響應(yīng)品質(zhì)的好壞，這些參數(shù)是：1、橫擺角速度r波動(dòng)時(shí)的固有（圓）頻率0。3.3瞬態(tài)響應(yīng)用瞬態(tài)響應(yīng)中的幾個(gè)參數(shù)來表征響應(yīng)品質(zhì)的好壞，373.3瞬態(tài)響應(yīng)用瞬態(tài)響應(yīng)中的幾個(gè)參數(shù)來表征響應(yīng)品質(zhì)的好壞，這些參數(shù)是：1、橫擺角速度r波動(dòng)時(shí)的固有（圓）頻率0。3.3瞬態(tài)響應(yīng)用瞬態(tài)響應(yīng)中的幾個(gè)參數(shù)來表征響應(yīng)品質(zhì)的好壞，383.3瞬態(tài)響應(yīng)用瞬態(tài)響應(yīng)中的幾個(gè)參數(shù)來表征響應(yīng)品質(zhì)的好壞，這些參數(shù)是：2、阻尼比。3.3瞬態(tài)響應(yīng)用瞬態(tài)響應(yīng)中的幾個(gè)參數(shù)來表征響應(yīng)品質(zhì)的好壞，393.3瞬態(tài)響應(yīng)用瞬態(tài)響應(yīng)中的幾個(gè)參數(shù)來表征響應(yīng)品質(zhì)的好壞，這些參數(shù)是：2、阻尼比。(推薦0.5-0.8)3.3瞬態(tài)響應(yīng)用瞬態(tài)響應(yīng)中的幾個(gè)參數(shù)來表征響應(yīng)品質(zhì)的好壞，403.3瞬態(tài)響應(yīng)３．反應(yīng)時(shí)間。(橫擺角速度第一次達(dá)到穩(wěn)定值的時(shí)間。應(yīng)小一些）3.3瞬態(tài)響應(yīng)３．反應(yīng)時(shí)間。(橫擺角速度第一次達(dá)到穩(wěn)413.3瞬態(tài)響應(yīng)3.3瞬態(tài)響應(yīng)3.3瞬態(tài)響應(yīng)４．達(dá)到第一峰值的時(shí)間,又稱為峰值反應(yīng)時(shí)間。3.3瞬態(tài)響應(yīng)４．達(dá)到第一峰值的時(shí)間,又稱為峰值反應(yīng)43汽車因數(shù)Ｔ.Ｂ:峰值反應(yīng)時(shí)間與質(zhì)心側(cè)偏角的乘積。德國幾個(gè)大學(xué)的汽車研究所通過方向盤角階躍試驗(yàn)得出如下統(tǒng)計(jì)數(shù)值：近代轎車的。＝0.23~0.59s汽車因數(shù)Ｔ.Ｂ．=0.25~1.45s(°)，相應(yīng)的試驗(yàn)工況為ｕ=31.3ｍ／ｓ（70mile/h），ay=0.4g。Ｂｅｎｚ中型貨車裝備不同輪胎時(shí)，在ｕ=20m/s、ay=0.3g的試驗(yàn)條件下，

=0.94~1.72s,。T.B．=2.06~4.76s(°)，質(zhì)心側(cè)偏角=2.05°~3.03°3.3瞬態(tài)響應(yīng)汽車因數(shù)Ｔ.Ｂ:峰值反應(yīng)時(shí)間與質(zhì)心側(cè)偏角的乘積。3.3瞬443.3瞬態(tài)響應(yīng)瞬態(tài)響應(yīng)的穩(wěn)定條件：（1）時(shí)，只要就收斂。（2）時(shí)，應(yīng)為正值，即。過多轉(zhuǎn)向汽車，的車速為臨界車速。，不穩(wěn)定。，與穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的臨界車速是一樣的。

<=1,0為正值，收斂。3.3瞬態(tài)響應(yīng)瞬態(tài)響應(yīng)的穩(wěn)定條件：<=1,0453.4橫擺角速度頻率響應(yīng)特性

由其運(yùn)動(dòng)微分方程兩邊富氏變換求得3.4橫擺角速度頻率響應(yīng)特性463.4橫擺角速度頻率響應(yīng)特性3.4橫擺角速度頻率響應(yīng)特性3.4橫擺角速度頻率響應(yīng)特性一個(gè)線性系統(tǒng)，如輸入為一正弦函數(shù)，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸出亦必為具有相同頻率的正弦函數(shù)，但兩者的幅值不同，相位也要發(fā)生變化。輸出、輸入的幅值比是頻率f的函數(shù)，記為A（ｆ），稱為輻頻特性。相位差也是f的函數(shù)，記為（ｆ），稱為相頻特性。兩者統(tǒng)稱為頻率特性。3.4橫擺角速度頻率響應(yīng)特性一個(gè)線性系統(tǒng)，如輸入為一正弦函數(shù)483.4橫擺角速度頻率響應(yīng)特性SantanaXi5轎車的頻率響應(yīng)特性貨車與高速客車的頻率響應(yīng)特性3.4橫擺角速度頻率響應(yīng)特性SantanaXi5轎車的頻率493.4橫擺角速度頻率響應(yīng)特性用橫擺角速度頻率特性上的五個(gè)參數(shù)來評(píng)定汽車操縱穩(wěn)定性：１）頻率為零時(shí)的幅值比，即穩(wěn)態(tài)增益。２）共振峰值頻率ｆ3）共振時(shí)的增幅比b/a，增幅比ｂ／ａ應(yīng)小些3.4橫擺角速度頻率響應(yīng)特性用橫擺角速度頻率特性上的五個(gè)參數(shù)503.4橫擺角速度頻率響應(yīng)特性用橫擺角速度頻率特性上的五個(gè)參數(shù)來評(píng)定汽車操縱穩(wěn)定性：４）f=0.1Hz時(shí)的相位滯后角f=0.1,，它代表緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí)響應(yīng)的快慢，這個(gè)數(shù)值應(yīng)接近于零；3.4橫擺角速度頻率響應(yīng)特性用橫擺角速度頻率特性上的五個(gè)參數(shù)513.4橫擺角速度頻率響應(yīng)特性用橫擺角速度頻率特性上的五個(gè)參數(shù)來評(píng)定汽車操縱穩(wěn)定性：

5）f=0.6Hz時(shí)的相位滯后角f=0.6,，它代表較快轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí)響應(yīng)的快慢，這個(gè)數(shù)值應(yīng)當(dāng)小些；3.4橫擺角速度頻率響應(yīng)特性用橫擺角速度頻率特性上的五個(gè)參數(shù)523.4橫擺角速度頻率響應(yīng)特性1987年汽車的共振頻率平均值為1.16Hz。1996年MotorFan雜志給出的共振頻率平均值為1.22，共振頻率處的平均增幅為3.38dB，相位滯后角平均為25.90°。3.4橫擺角速度頻率響應(yīng)特性1987年汽車的共振頻率平均值為汽車操縱穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)二）、汽車操縱穩(wěn)定性的國家標(biāo)準(zhǔn)1、GB6323。1－86蛇形試驗(yàn)2、GB6323。2－86方向盤轉(zhuǎn)角階躍輸入3、GB6323。3－86方向盤轉(zhuǎn)角脈沖輸入4、GB6323。4－86轉(zhuǎn)向回正性能試驗(yàn)

5、GB6323。5－86轉(zhuǎn)向輕便性試驗(yàn)6、GB6323。6－86穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)7、GB/T13047-91汽車操縱穩(wěn)定性指標(biāo)限值與評(píng)價(jià)方法汽車操縱穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)二）、汽車操縱穩(wěn)定性的國家標(biāo)準(zhǔn)蛇形試驗(yàn)測量量：方向盤轉(zhuǎn)角、汽車橫擺角速度、車身側(cè)傾角。轎車L=30m,基準(zhǔn)車速65Km/h

滿載，1/2基準(zhǔn)車速開始，至安全最高車速（最高不超過80Km/h)

比較方向盤轉(zhuǎn)角車速特性、橫擺角速度車速特性、車身側(cè)傾角車速特性蛇形試驗(yàn)測量量：方向盤轉(zhuǎn)角、汽車橫擺角速度、車身側(cè)傾角。蛇形試驗(yàn)結(jié)果車型平均橫擺角速度（°/s)轉(zhuǎn)向盤平均轉(zhuǎn)角°BENZ350SE17.472桑塔納16.268CA77015.4190CA1416.7115AUDI10013.163.5BJ13019.3141.9MD62016.0107蛇形試驗(yàn)結(jié)果車型平均橫擺角速度（°/s)轉(zhuǎn)向盤平均轉(zhuǎn)角°BE方向盤轉(zhuǎn)角階躍輸入測量量：方向盤轉(zhuǎn)角、汽車橫擺角速度、車身側(cè)傾角、前進(jìn)車速、側(cè)向加速度、重心側(cè)偏角評(píng)價(jià)指標(biāo)：響應(yīng)時(shí)間、峰值響應(yīng)時(shí)間、橫擺角速度超調(diào)量、總方差、TB因素方向盤轉(zhuǎn)角階躍輸入測量量：方向盤轉(zhuǎn)角、汽車橫擺角速度、車身側(cè)

橫擺角速度響應(yīng)時(shí)間車型響應(yīng)時(shí)間車型響應(yīng)時(shí)間BenZ2800.18NISSAN0.7CA1410.89TOYOTA0.36SH1310.40SD6300.29MD6200.38CA10C0.58

橫擺角速度響應(yīng)時(shí)間車型響應(yīng)時(shí)間車型響應(yīng)時(shí)間BenZ2800方向盤轉(zhuǎn)角脈沖輸入車速60、80至70％Vmax；滿載，最大測向加速度0.2-0.3g.

測量量:方向盤轉(zhuǎn)角、汽車橫擺角速度、前進(jìn)車速、側(cè)向加速度評(píng)價(jià)指標(biāo)：頻響特性曲線0.3-0.6時(shí)間s角度方向盤轉(zhuǎn)角脈沖輸入0.3-0.6時(shí)間s角度角脈沖輸入試驗(yàn)結(jié)果車型諧振頻率諧振峰水平（db)相位滯后角(°)BENZ280s1.15.634CA7700.84.168MD6200.63.9665NISSAN0.65.02106CA1410.542.7139EQ1400.565.4337角脈沖輸入試驗(yàn)結(jié)果車型諧振頻率諧振峰水平（db)相位滯后角(回正性能試驗(yàn)測量量：方向盤轉(zhuǎn)角、汽車橫擺角速度、前進(jìn)車速、側(cè)向加速度低速回正R=15m,ay=4m/s2

高速回正V=70%Vmaxay=2m/s2

評(píng)價(jià)指標(biāo)：穩(wěn)定時(shí)間、殘留橫擺角速度、超調(diào)量、頻率與阻尼回正性能試驗(yàn)測量量：方向盤轉(zhuǎn)角、汽車橫擺角速度、前進(jìn)車速、側(cè)回正試驗(yàn)結(jié)果車型殘余角速度(低速回正°/s)殘余角速度（高速回正°/s)）Benz350SE0.0CA7700.80AUDI1000.15MD6201.90.6SH131A1.00.30SA6211.71.5回正試驗(yàn)結(jié)果車型殘余角速度(低速回正°/s)殘余角速度（高速轉(zhuǎn)向輕便性試驗(yàn)測量量：方向盤轉(zhuǎn)角、前進(jìn)車速、方向盤力矩、方向盤直徑方法：8字試驗(yàn)轉(zhuǎn)向輕便性試驗(yàn)測量量：方向盤轉(zhuǎn)角、前進(jìn)車速、方向盤力矩、方向轉(zhuǎn)向輕便性試驗(yàn)結(jié)果車型平均操舵力(N)最大操舵力(N)桑塔納13.319.5AUDI10034.854.6SH131A66.7171.9BJ63157126.5EQ14073.7119.9BJ21267.097.5CA14153.4100.4sl13099.1229.7MD62050.5151.4轉(zhuǎn)向輕便性試驗(yàn)結(jié)果車型平均操舵力(N)最大操舵力(N)桑塔納穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)測量量：方向盤轉(zhuǎn)角、汽車橫擺角速度、車身側(cè)傾角、前進(jìn)車速、側(cè)向加速度、重心側(cè)偏角、方向盤力矩、縱向加速度R0=15m評(píng)價(jià)：不足轉(zhuǎn)向與過多轉(zhuǎn)向穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)測量量：方向盤轉(zhuǎn)角、汽車橫擺角速度、車身側(cè)傾角、一些汽車的測量結(jié)果車型中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)m/s2不足轉(zhuǎn)向度°/m/s2車箱側(cè)傾度°/m/s2左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)SH7600.391.12Benz280s0.360.44桑塔納0.310.82CA7740.510.66AUDI1000.260.130.530.66BJ2123.00.450.57Eq1402.33.30.460.380.820.58CA151K3.74.00.80.580.350.5一些汽車的測量結(jié)果車型中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)m/s2不足轉(zhuǎn)向度°/m/日本汽車研究所統(tǒng)計(jì)的汽車穩(wěn)定性因數(shù)的平均值年代統(tǒng)計(jì)數(shù)K（s2/m2)標(biāo)準(zhǔn)差1972-75290.0040.000751976-78260.003120.000821979-82340.00260.000821983390.00260.000801984350.00260.000701985370.00250.000701986330.00240.000901987350.00250.00070日本汽車研究所統(tǒng)計(jì)的汽車穩(wěn)定性因數(shù)的平均值年代統(tǒng)計(jì)數(shù)K（s2

3.6提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)過去各國的工程師一直致力于改進(jìn)輪胎、懸架、轉(zhuǎn)向與傳動(dòng)系來（被動(dòng)地）提高汽車固有的操縱穩(wěn)定性。80年代中葉以來，隨著支持控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)與傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的迅速發(fā)展，各汽車公司陸續(xù)開發(fā)、生產(chǎn)了多種顯著改善操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)。不斷開發(fā)出價(jià)格更低廉、性能更優(yōu)良的電子控制系統(tǒng)已是當(dāng)前提高操縱穩(wěn)定性的一條重要途徑。各國均開發(fā)出許多電子控制系統(tǒng)，以日本為例就有：ABS，TCS，4WS，EMCD(電子磁控有限差速作用差速器)，前后軸轉(zhuǎn)矩分配系統(tǒng)，左、右輪驅(qū)動(dòng)力分配系統(tǒng)，前、后軸制動(dòng)力分配系統(tǒng)，VSC（車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)）,主動(dòng)懸架中的前、后側(cè)傾角剛度分配系統(tǒng)…等。3.6提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)過去各國的工程師一直致力

3.6提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)（VehicleStabilityControlSystem,縮寫為VSC）“車輛動(dòng)力學(xué)控制系統(tǒng)（VehicleDynamicsControlSystem,縮寫VDC)。它是Bosch公司于1995投入市場的新型主動(dòng)安全系統(tǒng)（ActiveSafetySystem）。這種系統(tǒng)是以ABS、TCS為基礎(chǔ)發(fā)展而成的。系統(tǒng)主要在大側(cè)向加速度、大側(cè)偏角的極限工況下工作。它利用左、右兩側(cè)制動(dòng)力之差產(chǎn)生的橫擺力矩來防止出現(xiàn)難以控制的側(cè)滑現(xiàn)象。例如，在彎道行駛中因前軸側(cè)滑而失去路徑跟蹤能力的駛出(DriftOut)現(xiàn)象及后軸側(cè)滑甩尾而失去穩(wěn)定性的激轉(zhuǎn)(Spin)現(xiàn)象等危險(xiǎn)工況。1994年豐田皇冠汽車上裝有VSC。3.6提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)（Ve

3.6提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)3.6提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)703.6提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)3.6提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)操縱動(dòng)力學(xué)擴(kuò)展4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)操縱動(dòng)力學(xué)擴(kuò)展72剛體上任意點(diǎn)加速度的確定極點(diǎn)O，ox’y’z’是移動(dòng)坐標(biāo)，oxyz是動(dòng)坐標(biāo)，極點(diǎn)速度U0在動(dòng)坐標(biāo)上的投影是V,υ,;剛體的角速度是在動(dòng)坐標(biāo)上的投影是p、q、r。求剛體上任意點(diǎn)M(x,y,z)的加速度4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)加速度合成

剛體上一點(diǎn)的加速度等于隨極點(diǎn)移動(dòng)時(shí)的加速度及繞極點(diǎn)作定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度的幾何和4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)加速度合成

剛體4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)剛體運(yùn)動(dòng)方程式4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)剛體運(yùn)動(dòng)方程式4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)774.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)假設(shè)：1、汽車車速不變2、不考慮切向力對(duì)輪胎特性的影響3、側(cè)向加速度不大于0.3－0.4g4、前輪轉(zhuǎn)角不大，不考慮前輪左右的區(qū)別5、不考慮非懸架質(zhì)量的傾角6、不考慮空氣動(dòng)力作用7、側(cè)傾中心與非懸架質(zhì)心等高，前后一樣8、左右對(duì)稱4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)假設(shè)：4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)討論的汽車：前面是獨(dú)立懸架后面是縱置半橢圓板簧車廂側(cè)傾引起：前輪外傾角變化；后軸發(fā)生軸轉(zhuǎn)向；左右側(cè)車輪載荷重新分配引起滾動(dòng)阻力不相等而產(chǎn)生繞Z軸的力矩4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)討論的汽車：M、Ms、Mu分別是整車、懸掛和非懸掛質(zhì)量，M=Ms+Mu其質(zhì)心分別是c.g.s和u。ueyZxhhgcsc.g.o4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)M、Ms、Mu分別是整車、懸掛和非懸掛質(zhì)量，M=Ms+Mu其4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)計(jì)算沿Y軸的慣性力因?yàn)橘|(zhì)心的垂直位移W=0,繞y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)q=0,并且xs

＝c,ys=0,zs

＝-h所以Zu=0,xu=-e,yu=0;wu=0,qu=0,所以4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)計(jì)算沿Y軸的慣性4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)根據(jù)牛頓第二定律沿y軸的慣性力：4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)根據(jù)牛頓第二定律4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)對(duì)Z軸的慣性力矩各微元質(zhì)量對(duì)Z軸的總慣性力矩為yxzm4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)對(duì)Z軸的慣性力矩4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)對(duì)Z軸的慣性力矩＝又由于4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)對(duì)Z軸的慣性力矩4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)懸掛質(zhì)量對(duì)x軸的慣性力矩各微元量懸掛質(zhì)量對(duì)x軸的總慣性力矩為：并且有對(duì)x軸的慣性力矩＝4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)懸掛質(zhì)量對(duì)x軸的4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)懸掛質(zhì)量對(duì)X軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。根據(jù)移軸定理可知慣性積：由于x軸通過非懸掛質(zhì)量的質(zhì)心，并設(shè)非懸掛質(zhì)量對(duì)xoy平面是對(duì)稱的對(duì)x軸的慣性力矩＝-4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)懸掛質(zhì)量對(duì)X軸的4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)沿y軸方向的外力外傾側(cè)向力：－－前輪外傾剛度；－－側(cè)傾外傾角系數(shù)，它代表單位車 廂側(cè)傾角引起的車輪外傾角。作用在前軸上總的側(cè)偏力：

4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)沿y軸方向的外力4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)求側(cè)偏角α1，α2汽車前、后軸中點(diǎn)的速度為ｕ1、ｕ2，側(cè)偏角為1、2，質(zhì)心的側(cè)偏角為，=v/u。是ｕ1與ｘ軸的夾角，其值為：4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)求側(cè)偏角α1，α

汽車前、后輪側(cè)偏角為：4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)汽車前、后輪側(cè)偏角為：4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸89沿y軸方向的外力令－－后軸側(cè)傾轉(zhuǎn)向系數(shù)記為則：4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)沿y軸方向的外力4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)作用于后軸上的側(cè)偏力為因此，沿y軸方向總的外力為單位整車側(cè)偏角引起的地面?zhèn)认蚍醋饔昧?。單位橫擺角速度引起的地面?zhèn)认蚍醋饔昧?。單位?cè)傾角引起的地面?zhèn)认蚍醋饔昧?。單位前輪轉(zhuǎn)角引起的地面?zhèn)认蚍醋饔昧Α?.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)作用于后軸上的側(cè)4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)對(duì)z軸的外力矩（1）前、后輪胎發(fā)生側(cè)偏時(shí)產(chǎn)生的回正力矩為（2）要確定滾動(dòng)阻力形成的對(duì)z軸的力矩，應(yīng)先確定左、右車輪垂直載荷的變動(dòng)量。4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)對(duì)z軸的外力矩4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)944.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)954.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)

考慮到側(cè)傾軸線通過非懸掛質(zhì)量的質(zhì)心，懸掛質(zhì)量側(cè)向慣性力與非懸掛質(zhì)量側(cè)向慣性力作用于前后軸上的作用點(diǎn)離地面的距離為h1，h2，計(jì)入減振器的作用,減振器因單位側(cè)傾角速度產(chǎn)生的阻力偶矩，以符號(hào)表示；得4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)考慮到側(cè)傾4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)滾動(dòng)阻力構(gòu)成的對(duì)軸的力矩為

前、后輪滾動(dòng)阻力系數(shù)由此可求得對(duì)z軸的總外力矩為4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)滾動(dòng)阻力構(gòu)成的對(duì)4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)用單位整車側(cè)偏角產(chǎn)生的對(duì)z軸的力矩；單位橫擺角速度產(chǎn)生的對(duì)z軸的力矩；單位側(cè)傾角速度產(chǎn)生的對(duì)軸的力矩；單位側(cè)傾角產(chǎn)生的對(duì)軸的力矩；單位前輪轉(zhuǎn)角產(chǎn)生的對(duì)軸的力矩來表示：

4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)用單位整車側(cè)偏角4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)對(duì)X軸的外力矩作用于懸掛質(zhì)量的外力矩有：前后懸架彈性恢復(fù)力矩，減振器的阻力矩和懸掛質(zhì)量重力造成的力矩。用單位側(cè)傾角產(chǎn)生的對(duì)軸的外力矩；單位側(cè)傾角速度產(chǎn)生的對(duì)軸的外力矩來表示。4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)對(duì)X軸的外力矩4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)根據(jù)上面求得的慣性力，力矩和外力與外力矩，便可列出三自由度模型汽車的運(yùn)動(dòng)微分方程組為：4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)根據(jù)上面求得的慣4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)考慮到數(shù)值不大，予以忽略，且上述微分方程可寫成矩陣形式（）4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)考慮到4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)駕駛員-汽車系統(tǒng)概述：不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)得出不同的結(jié)論能知道汽車的響應(yīng)，但難于判斷駕駛員-汽車系統(tǒng)的性能。駕駛員是有思維、能總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、不斷改善自已的活人，人的模型很難用機(jī)械運(yùn)動(dòng)方法來建立。（建立駕駛員模型難，但有規(guī)律）駕駛技術(shù)是通過練習(xí)積累起來的。合格的駕駛員駕駛誤差都比較小。駕駛員控制汽車方向有一定的原則,這個(gè)原則主要目標(biāo)是使汽車的運(yùn)動(dòng)盡可能的與預(yù)期的軌道相一致人的行為是有極限的，如：快捷程度、最大轉(zhuǎn)角等駕駛員模型是什么？駕駛員-汽車系統(tǒng)概述：駕駛員-汽車系統(tǒng)開環(huán)評(píng)價(jià)只是研究汽車的特性，閉環(huán)研究要考慮駕駛員與汽車的配合。對(duì)閉環(huán)來講，駕駛員特性的代表性與統(tǒng)一性是一個(gè)問題。汽車的開環(huán)特性是W(s),人的測量環(huán)節(jié)是M(s),執(zhí)行環(huán)節(jié)是C(s)。×C(s)W(s)M(s)駕駛員-汽車系統(tǒng)開環(huán)評(píng)價(jià)只是研究汽車的特性，閉環(huán)研究要考慮駕駕駛員-汽車系統(tǒng)總的傳遞特性為：駕駛員-汽車系統(tǒng)總的傳遞特性為：駕駛員-汽車系統(tǒng)

XOY固定在地面上的絕對(duì)坐標(biāo)系,xoy為相對(duì)坐標(biāo)系坐標(biāo)x=Xcos+Ysiny=-Xsin+Ycosyp=f(x)x=x(t)y=y(t)yp=f(t)x=X=vty=Y駕駛員-汽車系統(tǒng)

XOY固定在地面上的絕對(duì)坐標(biāo)系,xoy為相假定汽車的方向角變化不大，速度很低，可以近似地認(rèn)為：Xvt;Yy;Y'y';Y"=y"

y(t),f(t)駕駛員-汽車系統(tǒng)

假定汽車的方向角變化不大，速度很低，可以近似地認(rèn)為：Xv軌道方程為f(t),駕駛員預(yù)瞄A點(diǎn)，預(yù)瞄距離為d,前視時(shí)間為T=d/v,A點(diǎn)坐標(biāo)為f(t+T),即時(shí)狀態(tài)是y=y(t),ttt+Tf(t)Avy(t),f(t)f(t)y(t)軌道方程為f(t),駕駛員預(yù)瞄A點(diǎn)，預(yù)瞄距離為d,前視時(shí)間為駕駛員-汽車系統(tǒng)設(shè)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤的角度為sw對(duì)應(yīng)的曲率半徑為1/R,橫向加速度為y(t)“轉(zhuǎn)向系傳動(dòng)比為i，軸距為L,則：

駕駛員-汽車系統(tǒng)設(shè)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤的角度為sw對(duì)應(yīng)的曲率半駕駛員-汽車系統(tǒng)駕駛員-汽車系統(tǒng)110駕駛員-汽車系統(tǒng)設(shè)汽車在時(shí)刻t+T的橫向位移為y(t+T),對(duì)y(t+T)用在t時(shí)刻的臺(tái)勞級(jí)數(shù)表示：如果選擇的轉(zhuǎn)角很合適，汽車運(yùn)動(dòng)的軌跡與預(yù)見的一致，即y(t+T)和f(t+T)相一致。設(shè)最優(yōu)曲率是1/R*駕駛員-汽車系統(tǒng)設(shè)汽車在時(shí)刻t+T的橫向位移為y(t+T),單點(diǎn)預(yù)瞄最優(yōu)曲率模型－理想化系統(tǒng)的駕駛員模型：駕駛員-汽車系統(tǒng)單點(diǎn)預(yù)瞄最優(yōu)曲率模型－理想化系統(tǒng)的駕駛員模型：駕駛員-汽車系單點(diǎn)預(yù)瞄最優(yōu)曲率模型－理想化系統(tǒng)的駕駛員模型駕駛員-汽車系統(tǒng)單點(diǎn)預(yù)瞄最優(yōu)曲率模型－理想化系統(tǒng)的駕駛員模型駕駛員-汽車系統(tǒng)駕駛員-汽車系統(tǒng)用(13－4)式計(jì)算y(s)/f(s)?并求頻率與阻尼？駕駛員-汽車系統(tǒng)用(13－4)式計(jì)算y(s)/f(s)?駕駛員-汽車系統(tǒng)駕駛員-汽車系統(tǒng)駕駛員-汽車系統(tǒng)駕駛員-汽車系統(tǒng)駕駛員-汽車系統(tǒng)預(yù)測－跟隨系統(tǒng)y/f(s)=P(s)*F(s)P(s):預(yù)測器P(s)=eTs=1+Ts+0.5T2S2+…F(s):跟隨器F(s)=(1+Ts+0.5T2S2)-1P(s)F(s)1,系統(tǒng)達(dá)到盡可能好的追隨效果，所以F(s)=(1+Ts+0.5T2S2)-1是二階跟隨器，因?yàn)椋厚{駛員-汽車系統(tǒng)預(yù)測－跟隨系統(tǒng)117駕駛員-汽車系統(tǒng)三階跟隨器統(tǒng)一表達(dá)式為：(＝0為二階，＝1為三階）駕駛員-汽車系統(tǒng)三階跟隨器駕駛員-汽車系統(tǒng)駕駛員-汽車系統(tǒng)駕駛員-汽車系統(tǒng)駕駛員-汽車系統(tǒng)駕駛員-汽車系統(tǒng)

4駕駛員-汽車系統(tǒng)4駕駛員-汽車系統(tǒng)駕駛員-汽車系統(tǒng)

駕駛員-汽車系統(tǒng)駕駛員-汽車系統(tǒng)駕駛員-汽車系統(tǒng)駕駛員-汽車系統(tǒng)124駕駛員-汽車系統(tǒng)駕駛員-汽車系統(tǒng)按照臺(tái)勞級(jí)數(shù)展開13－23和13－24：其中：二階以上忽略：C′(s)=C′0(1+TcS)；Gay,T1,TY1是汽車特性參數(shù)

駕駛員-汽車系統(tǒng)按照臺(tái)勞級(jí)數(shù)展開13－23和13－24：駕駛員-汽車系統(tǒng)126不同的Tc進(jìn)行仿真結(jié)果見圖駕駛員-汽車系統(tǒng)不同的Tc進(jìn)行仿真結(jié)果見圖駕駛員-汽車系統(tǒng)127不同的Tc進(jìn)行仿真結(jié)果見圖駕駛員-汽車系統(tǒng)不同的Tc進(jìn)行仿真結(jié)果見圖駕駛員-汽車系統(tǒng)128不同的Tc進(jìn)行仿真結(jié)果見圖駕駛員-汽車系統(tǒng)不同的Tc進(jìn)行仿真結(jié)果見圖駕駛員-汽車系統(tǒng)129不同的Tc進(jìn)行仿真結(jié)果見圖駕駛員-汽車系統(tǒng)不同的Tc進(jìn)行仿真結(jié)果見圖駕駛員-汽車系統(tǒng)130駕駛員-汽車系統(tǒng)駕駛員-汽車系統(tǒng)閉環(huán)的綜合評(píng)價(jià)：評(píng)價(jià)指標(biāo)：總方差參考文獻(xiàn)：人－車－路閉環(huán)操縱系統(tǒng)主動(dòng)安全性的綜合評(píng)價(jià)與優(yōu)化設(shè)計(jì)（汽車技術(shù)1993。4）汽車操縱穩(wěn)定性的客觀定量評(píng)價(jià)指標(biāo)（吉林工業(yè)大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào)2000。1）駕駛員-汽車系統(tǒng)駕駛員-汽車系統(tǒng)閉環(huán)的綜合評(píng)價(jià)：駕駛員-汽車系統(tǒng)駕駛員-汽車系統(tǒng)駕駛員-汽車系統(tǒng)駕駛員-汽車系統(tǒng)駕駛員-汽車系統(tǒng)駕駛員-汽車系統(tǒng)134駕駛員-汽車系統(tǒng)Jk:軌道總方差，代表跟預(yù)期軌道的誤差Jay:側(cè)向加速度總方差，代表側(cè)向加速度的相對(duì)大小，表示翻車可能性。J:轉(zhuǎn)向盤角速度總方差，表示駕駛員的疲勞。Js:前后輪側(cè)向力系數(shù)總方差，表示側(cè)滑的可能駕駛員-汽車系統(tǒng)Jk:軌道總方差，代表跟預(yù)期軌道的誤差駕駛員-汽車系統(tǒng)分析汽車參數(shù)對(duì)駕駛員一汽車閉環(huán)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)性能的影響，假設(shè)駕駛員技術(shù)熟練，總能以最優(yōu)的方式駕駛汽車，這種最優(yōu)是指以下指標(biāo)最?。菏街蠮T代表駕駛員汽車閉環(huán)操縱系統(tǒng)主動(dòng)安全性綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)；Tc為校正時(shí)間，Tu為預(yù)瞄時(shí)間，u為車速,Tc為Tc

的門檻值，D為有效預(yù)瞄距離的門檻值，其大小取決于道路的能見度。駕駛員-汽車系統(tǒng)分析汽車參數(shù)對(duì)駕駛員一汽車閉環(huán)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)性能的駕駛員-汽車系統(tǒng)例如：Audi100作單移線后輪側(cè)偏剛度不變，改變前輪的側(cè)偏剛度總方差隨車速的變化。K1K2不變駕駛員-汽車系統(tǒng)例如：Audi100作單移線后輪側(cè)偏剛度不變137閱讀文獻(xiàn)[1]郭孔輝.汽車操縱動(dòng)力學(xué)[M].吉林：吉林科學(xué)技術(shù)出版社，1991.[2]趙又群;郭孔輝;張桂玉.具有隨機(jī)道路輸入的駕駛員——汽車閉環(huán)系統(tǒng)的操縱安全性評(píng)價(jià)[J].中國機(jī)械工程，2000/04.[3]熊堅(jiān);曾紀(jì)國;宋健.汽車操縱穩(wěn)定性虛擬仿真的研究[J].汽車工程，2002/05.[4]余卓平;趙治國;陳慧.主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向?qū)囕v操縱穩(wěn)定性能的影響[J].中國機(jī)械工程，2005/07.[5]宗長富;郭孔輝;李鉑.汽車操縱穩(wěn)定性的理論預(yù)測與綜合評(píng)價(jià)[J].汽車工程，20014/01.

閱讀文獻(xiàn)[1]郭孔輝.汽車操縱動(dòng)力學(xué)[M].吉林：吉林科學(xué)操縱動(dòng)力學(xué)與控制系統(tǒng)

操縱動(dòng)力學(xué)與控制系統(tǒng)通常認(rèn)為汽車的操縱穩(wěn)定性包含互相聯(lián)系的兩個(gè)部分，一是操縱性，一是穩(wěn)定性。操縱性是指汽車能夠確切地響應(yīng)駕駛員轉(zhuǎn)向指令的能力。穩(wěn)定性是指汽車受到外界擾動(dòng)(路面擾動(dòng)或突然陣風(fēng)擾動(dòng))后恢復(fù)原來運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的能力。兩者很難斷然分開，穩(wěn)定性好壞直接影響操縱性的好壞，因此通常只統(tǒng)稱為操縱穩(wěn)定性。通常認(rèn)為汽車的操縱穩(wěn)定性包含互相聯(lián)系的兩個(gè)部分，一是操縱性，140

基本假設(shè)：

1、忽略轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的影響,直接以前輪轉(zhuǎn)角作為輸入

2、忽略懸架的作用

3、汽車沿x軸的前進(jìn)速度u視為不變。

4、汽車的側(cè)向加速度限定在Ｏ.４ｇ以下，輪胎側(cè)偏特性處于線性范圍。

5、沒有空氣動(dòng)力的作用。

6、忽略左右車輪輪胎由于載荷的變化而引起輪胎特性的變化以及輪胎回正力矩的作用。

7、車輛坐標(biāo)系的原點(diǎn)與汽車質(zhì)心重合。3.1數(shù)學(xué)模型基本假設(shè)：3.1數(shù)學(xué)模型3.1數(shù)學(xué)模型2模型3.1數(shù)學(xué)模型2模型142ux=ay=ux=ay=1433.1數(shù)學(xué)模型3.1數(shù)學(xué)模型1443.1數(shù)學(xué)模型汽車前、后軸中點(diǎn)的速度為ｕ1、ｕ2，側(cè)偏角為1、2，質(zhì)心的側(cè)偏角為，=v/u。是ｕ1與ｘ軸的夾角，其值為：3.1數(shù)學(xué)模型汽車前、后軸中點(diǎn)的速度為ｕ1、ｕ2，側(cè)偏角為1453.1數(shù)學(xué)模型汽車前、后輪側(cè)偏角為：3.1數(shù)學(xué)模型汽車前、后輪側(cè)偏角為：1463.1數(shù)學(xué)模型

2．模型

3.1數(shù)學(xué)模型147二、穩(wěn)態(tài)響應(yīng)汽車等速行駛時(shí)，在前輪角階躍輸入下進(jìn)入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)就是等速圓周行駛。常用輸出與輸入的比值，如穩(wěn)態(tài)時(shí)的橫擺角速度與前輪轉(zhuǎn)角之比來評(píng)價(jià)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。這個(gè)比值稱為穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益，也稱為轉(zhuǎn)向靈敏度，以符號(hào))s

表示。r為定值，則v0′=0;r′=0所以：二、穩(wěn)態(tài)響應(yīng)汽車等速行駛時(shí)，在前輪角階躍輸入下進(jìn)入的穩(wěn)態(tài)響3.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)1．穩(wěn)態(tài)響應(yīng)

（等速圓周行駛）穩(wěn)態(tài)時(shí)：

，則線、角加速度均為零。解方程可得穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益，即轉(zhuǎn)向靈敏度：

其中—穩(wěn)定性因數(shù)（s2m-2）

3.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)1．穩(wěn)態(tài)響應(yīng)（等速圓周行駛）1493.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)2．穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的三種類型

K=0—中性轉(zhuǎn)向：

K>0—不足轉(zhuǎn)向：，特征車速

K<0—過多轉(zhuǎn)向：，臨界車速3.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)2．穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的三種類型150RL3.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)１．中性轉(zhuǎn)向（K=0)(Neutralsteer)RL3.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)１．中性轉(zhuǎn)向（K=0)(Neutral1513.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)2．穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的三種類型

3.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)2．穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的三種類型1523.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)根據(jù)日本汽車研究所發(fā)表的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，近年來轎車的穩(wěn)定性因數(shù)Ｋ值約為０．００２～０．００３５ｓ2／ｍ2（在側(cè)向加速度為０．３ｇ時(shí)）。德國幾個(gè)大學(xué)的汽車研究所通過對(duì)近代小轎車進(jìn)行試驗(yàn)后統(tǒng)計(jì)得出：轎車的穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益，即轉(zhuǎn)向靈敏度為0.16~0.33s-1。sw為方向盤轉(zhuǎn)角，其單位為（°）；。r為汽車橫擺角速度，其單位為（°)s-1。相應(yīng)的試驗(yàn)工況為：ｕ=22.35m/s,ay=0.4g。3.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)根據(jù)日本汽車研究所發(fā)表的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，近年來轎車的1533.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)3．表征穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的參數(shù)（1）

3.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)3．表征穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的參數(shù)（1）1543.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)3．表征穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的參數(shù)

（2）轉(zhuǎn)向半徑的比值

當(dāng)時(shí)，

3.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)3．表征穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的參數(shù)1553.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)3．表征穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的參數(shù)

（2）轉(zhuǎn)向半徑的比值

3.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)3．表征穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的參數(shù)3.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)（３）靜態(tài)儲(chǔ)備系數(shù)Ｓ.Ｍ．1、使汽車前、后輪產(chǎn)生同一側(cè)偏角的側(cè)向力作用點(diǎn)Cn稱為中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)。C是重心。2、靜態(tài)儲(chǔ)備系數(shù)Ｓ.Ｍ．就是中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)至前軸距離ａ和汽車質(zhì)心C至前軸距離ａ之差（ａ-ａ）與軸距Ｌ之比值FY2FY13.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)（３）靜態(tài)儲(chǔ)備系數(shù)Ｓ.Ｍ．FY2FY11573.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)（３）靜態(tài)儲(chǔ)備系數(shù)Ｓ.Ｍ．Ｓ.Ｍ．>01-2>0不足轉(zhuǎn)向Ｓ.Ｍ．=01-2=0中性轉(zhuǎn)向Ｓ.Ｍ．<0

1-2<0過多轉(zhuǎn)向S.M.一般為0.05~0.07FY2FY13.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)（３）靜態(tài)儲(chǔ)備系數(shù)Ｓ.Ｍ．FY2FY11583.3瞬態(tài)響應(yīng)（一）前輪角階躍輸入下的橫擺角速度瞬態(tài)響應(yīng)將二自由度汽車運(yùn)動(dòng)微分方程式（５－９）重寫如下1）2）3.3瞬態(tài)響應(yīng)（一）前輪角階躍輸入下的橫擺角速度瞬態(tài)響應(yīng)11593.3瞬態(tài)響應(yīng)由第二式得3.3瞬態(tài)響應(yīng)由第二式得1603.3瞬態(tài)響應(yīng)上式寫成以r為變量的形式如下式中：?3.3瞬態(tài)響應(yīng)?1613.3瞬態(tài)響應(yīng)單自由度一般強(qiáng)迫振動(dòng)微分方程式，通常寫作式中：?3.3瞬態(tài)響應(yīng)單自由度一般強(qiáng)迫振動(dòng)微分方程式，通常寫作162三、前輪角階躍輸人下的瞬態(tài)響應(yīng)汽車前輪角階躍輸人時(shí)，前輪轉(zhuǎn)角的數(shù)學(xué)表達(dá)式為故當(dāng)ｔ＞０后，上式進(jìn)一步簡化為三、前輪角階躍輸人下的瞬態(tài)響應(yīng)汽車前輪角階躍輸人時(shí)，前輪轉(zhuǎn)角1633.3瞬態(tài)響應(yīng)這是二階常系數(shù)非齊次微分方程，其通解等于它的一個(gè)特解與對(duì)應(yīng)的齊次微分方程的和顯然其特解為對(duì)應(yīng)的齊次方程式為3.3瞬態(tài)響應(yīng)1643.3瞬態(tài)響應(yīng)齊次方程的通解為令則或顯然<1時(shí)橫擺角速度為3.3瞬態(tài)響應(yīng)齊次方程的通解為令則或顯然<1時(shí)橫擺角速度1653.3瞬態(tài)響應(yīng)下面確定積分常數(shù)Ｃ、Ａ1、Ａ23.3瞬態(tài)響應(yīng)下面確定積分常數(shù)Ｃ、Ａ1、Ａ21663.3瞬態(tài)響應(yīng)下面確定積分常數(shù)Ｃ3.3瞬態(tài)響應(yīng)下面確定積分常數(shù)Ｃ167三、前輪角階躍輸人下的瞬態(tài)響應(yīng)下面確定積分常數(shù)Ф三、前輪角階躍輸人下的瞬態(tài)響應(yīng)下面確定積分常數(shù)Ф1683.3瞬態(tài)響應(yīng)因此3.3瞬態(tài)響應(yīng)因此1693.3瞬態(tài)響應(yīng)3.3瞬態(tài)響應(yīng)1703.3瞬態(tài)響應(yīng)3.3瞬態(tài)響應(yīng)1713.3瞬態(tài)響應(yīng)3.3瞬態(tài)響應(yīng)3.3瞬態(tài)響應(yīng)用瞬態(tài)響應(yīng)中的幾個(gè)參數(shù)來表征響應(yīng)品質(zhì)的好壞，這些參數(shù)是：1、橫擺角速度r波動(dòng)時(shí)的固有（圓）頻率0。3.3瞬態(tài)響應(yīng)用瞬態(tài)響應(yīng)中的幾個(gè)參數(shù)來表征響應(yīng)品質(zhì)的好壞，1733.3瞬態(tài)響應(yīng)用瞬態(tài)響應(yīng)中的幾個(gè)參數(shù)來表征響應(yīng)品質(zhì)的好壞，這些參數(shù)是：1、橫擺角速度r波動(dòng)時(shí)的固有（圓）頻率0。3.3瞬態(tài)響應(yīng)用瞬態(tài)響應(yīng)中的幾個(gè)參數(shù)來表征響應(yīng)品質(zhì)的好壞，1743.3瞬態(tài)響應(yīng)用瞬態(tài)響應(yīng)中的幾個(gè)參數(shù)來表征響應(yīng)品質(zhì)的好壞，這些參數(shù)是：1、橫擺角速度r波動(dòng)時(shí)的固有（圓）頻率0。3.3瞬態(tài)響應(yīng)用瞬態(tài)響應(yīng)中的幾個(gè)參數(shù)來表征響應(yīng)品質(zhì)的好壞，1753.3瞬態(tài)響應(yīng)用瞬態(tài)響應(yīng)中的幾個(gè)參數(shù)來表征響應(yīng)品質(zhì)的好壞，這些參數(shù)是：1、橫擺角速度r波動(dòng)時(shí)的固有（圓）頻率0。3.3瞬態(tài)響應(yīng)用瞬態(tài)響應(yīng)中的幾個(gè)參數(shù)來表征響應(yīng)品質(zhì)的好壞，1763.3瞬態(tài)響應(yīng)用瞬態(tài)響應(yīng)中的幾個(gè)參數(shù)來表征響應(yīng)品質(zhì)的好壞，這些參數(shù)是：2、阻尼比。3.3瞬態(tài)響應(yīng)用瞬態(tài)響應(yīng)中的幾個(gè)參數(shù)來表征響應(yīng)品質(zhì)的好壞，1773.3瞬態(tài)響應(yīng)用瞬態(tài)響應(yīng)中的幾個(gè)參數(shù)來表征響應(yīng)品質(zhì)的好壞，這些參數(shù)是：2、阻尼比。(推薦0.5-0.8)3.3瞬態(tài)響應(yīng)用瞬態(tài)響應(yīng)中的幾個(gè)參數(shù)來表征響應(yīng)品質(zhì)的好壞，1783.3瞬態(tài)響應(yīng)３．反應(yīng)時(shí)間。(橫擺角速度第一次達(dá)到穩(wěn)定值的時(shí)間。應(yīng)小一些）3.3瞬態(tài)響應(yīng)３．反應(yīng)時(shí)間。(橫擺角速度第一次達(dá)到穩(wěn)1793.3瞬態(tài)響應(yīng)3.3瞬態(tài)響應(yīng)3.3瞬態(tài)響應(yīng)４．達(dá)到第一峰值的時(shí)間,又稱為峰值反應(yīng)時(shí)間。3.3瞬態(tài)響應(yīng)４．達(dá)到第一峰值的時(shí)間,又稱為峰值反應(yīng)181汽車因數(shù)Ｔ.Ｂ:峰值反應(yīng)時(shí)間與質(zhì)心側(cè)偏角的乘積。德國幾個(gè)大學(xué)的汽車研究所通過方向盤角階躍試驗(yàn)得出如下統(tǒng)計(jì)數(shù)值：近代轎車的。＝0.23~0.59s汽車因數(shù)Ｔ.Ｂ．=0.25~1.45s(°)，相應(yīng)的試驗(yàn)工況為ｕ=31.3ｍ／ｓ（70mile/h），ay=0.4g。Ｂｅｎｚ中型貨車裝備不同輪胎時(shí)，在ｕ=20m/s、ay=0.3g的試驗(yàn)條件下，

=0.94~1.72s,。T.B．=2.06~4.76s(°)，質(zhì)心側(cè)偏角=2.05°~3.03°3.3瞬態(tài)響應(yīng)汽車因數(shù)Ｔ.Ｂ:峰值反應(yīng)時(shí)間與質(zhì)心側(cè)偏角的乘積。3.3瞬1823.3瞬態(tài)響應(yīng)瞬態(tài)響應(yīng)的穩(wěn)定條件：（1）時(shí)，只要就收斂。（2）時(shí)，應(yīng)為正值，即。過多轉(zhuǎn)向汽車，的車速為臨界車速。，不穩(wěn)定。，與穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的臨界車速是一樣的。

<=1,0為正值，收斂。3.3瞬態(tài)響應(yīng)瞬態(tài)響應(yīng)的穩(wěn)定條件：<=1,01833.4橫擺角速度頻率響應(yīng)特性

由其運(yùn)動(dòng)微分方程兩邊富氏變換求得3.4橫擺角速度頻率響應(yīng)特性1843.4橫擺角速度頻率響應(yīng)特性3.4橫擺角速度頻率響應(yīng)特性3.4橫擺角速度頻率響應(yīng)特性一個(gè)線性系統(tǒng)，如輸入為一正弦函數(shù)，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸出亦必為具有相同頻率的正弦函數(shù)，但兩者的幅值不同，相位也要發(fā)生變化。輸出、輸入的幅值比是頻率f的函數(shù)，記為A（ｆ），稱為輻頻特性。相位差也是f的函數(shù)，記為（ｆ），稱為相頻特性。兩者統(tǒng)稱為頻率特性。3.4橫擺角速度頻率響應(yīng)特性一個(gè)線性系統(tǒng)，如輸入為一正弦函數(shù)1863.4橫擺角速度頻率響應(yīng)特性SantanaXi5轎車的頻率響應(yīng)特性貨車與高速客車的頻率響應(yīng)特性3.4橫擺角速度頻率響應(yīng)特性SantanaXi5轎車的頻率1873.4橫擺角速度頻率響應(yīng)特性用橫擺角速度頻率特性上的五個(gè)參數(shù)來評(píng)定汽車操縱穩(wěn)定性：１）頻率為零時(shí)的幅值比，即穩(wěn)態(tài)增益。２）共振峰值頻率ｆ3）共振時(shí)的增幅比b/a，增幅比ｂ／ａ應(yīng)小些3.4橫擺角速度頻率響應(yīng)特性用橫擺角速度頻率特性上的五個(gè)參數(shù)1883.4橫擺角速度頻率響應(yīng)特性用橫擺角速度頻率特性上的五個(gè)參數(shù)來評(píng)定汽車操縱穩(wěn)定性：４）f=0.1Hz時(shí)的相位滯后角f=0.1,，它代表緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí)響應(yīng)的快慢，這個(gè)數(shù)值應(yīng)接近于零；3.4橫擺角速度頻率響應(yīng)特性用橫擺角速度頻率特性上的五個(gè)參數(shù)1893.4橫擺角速度頻率響應(yīng)特性用橫擺角速度頻率特性上的五個(gè)參數(shù)來評(píng)定汽車操縱穩(wěn)定性：

5）f=0.6Hz時(shí)的相位滯后角f=0.6,，它代表較快轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí)響應(yīng)的快慢，這個(gè)數(shù)值應(yīng)當(dāng)小些；3.4橫擺角速度頻率響應(yīng)特性用橫擺角速度頻率特性上的五個(gè)參數(shù)1903.4橫擺角速度頻率響應(yīng)特性1987年汽車的共振頻率平均值為1.16Hz。1996年MotorFan雜志給出的共振頻率平均值為1.22，共振頻率處的平均增幅為3.38dB，相位滯后角平均為25.90°。3.4橫擺角速度頻率響應(yīng)特性1987年汽車的共振頻率平均值為汽車操縱穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)二）、汽車操縱穩(wěn)定性的國家標(biāo)準(zhǔn)1、GB6323。1－86蛇形試驗(yàn)2、GB6323。2－86方向盤轉(zhuǎn)角階躍輸入3、GB6323。3－86方向盤轉(zhuǎn)角脈沖輸入4、GB6323。4－86轉(zhuǎn)向回正性能試驗(yàn)

5、GB6323。5－86轉(zhuǎn)向輕便性試驗(yàn)6、GB6323。6－86穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)7、GB/T13047-91汽車操縱穩(wěn)定性指標(biāo)限值與評(píng)價(jià)方法汽車操縱穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)二）、汽車操縱穩(wěn)定性的國家標(biāo)準(zhǔn)蛇形試驗(yàn)測量量：方向盤轉(zhuǎn)角、汽車橫擺角速度、車身側(cè)傾角。轎車L=30m,基準(zhǔn)車速65Km/h

滿載，1/2基準(zhǔn)車速開始，至安全最高車速（最高不超過80Km/h)

比較方向盤轉(zhuǎn)角車速特性、橫擺角速度車速特性、車身側(cè)傾角車速特性蛇形試驗(yàn)測量量：方向盤轉(zhuǎn)角、汽車橫擺角速度、車身側(cè)傾角。蛇形試驗(yàn)結(jié)果車型平均橫擺角速度（°/s)轉(zhuǎn)向盤平均轉(zhuǎn)角°BENZ350SE17.472桑塔納16.268CA77015.4190CA1416.7115AUDI10013.163.5BJ13019.3141.9MD62016.0107蛇形試驗(yàn)結(jié)果車型平均橫擺角速度（°/s)轉(zhuǎn)向盤平均轉(zhuǎn)角°BE方向盤轉(zhuǎn)角階躍輸入測量量：方向盤轉(zhuǎn)角、汽車橫擺角速度、車身側(cè)傾角、前進(jìn)車速、側(cè)向加速度、重心側(cè)偏角評(píng)價(jià)指標(biāo)：響應(yīng)時(shí)間、峰值響應(yīng)時(shí)間、橫擺角速度超調(diào)量、總方差、TB因素方向盤轉(zhuǎn)角階躍輸入測量量：方向盤轉(zhuǎn)角、汽車橫擺角速度、車身側(cè)

橫擺角速度響應(yīng)時(shí)間車型響應(yīng)時(shí)間車型響應(yīng)時(shí)間BenZ2800.18NISSAN0.7CA1410.89TOYOTA0.36SH1310.40SD6300.29MD6200.38CA10C0.58

橫擺角速度響應(yīng)時(shí)間車型響應(yīng)時(shí)間車型響應(yīng)時(shí)間BenZ2800方向盤轉(zhuǎn)角脈沖輸入車速60、80至70％Vmax；滿載，最大測向加速度0.2-0.3g.

測量量:方向盤轉(zhuǎn)角、汽車橫擺角速度、前進(jìn)車速、側(cè)向加速度評(píng)價(jià)指標(biāo)：頻響特性曲線0.3-0.6時(shí)間s角度方向盤轉(zhuǎn)角脈沖輸入0.3-0.6時(shí)間s角度角脈沖輸入試驗(yàn)結(jié)果車型諧振頻率諧振峰水平（db)相位滯后角(°)BENZ280s1.15.634CA7700.84.168MD6200.63.9665NISSAN0.65.02106CA1410.542.7139EQ1400.565.4337角脈沖輸入試驗(yàn)結(jié)果車型諧振頻率諧振峰水平（db)相位滯后角(回正性能試驗(yàn)測量量：方向盤轉(zhuǎn)角、汽車橫擺角速度、前進(jìn)車速、側(cè)向加速度低速回正R=15m,ay=4m/s2

高速回正V=70%Vmaxay=2m/s2

評(píng)價(jià)指標(biāo)：穩(wěn)定時(shí)間、殘留橫擺角速度、超調(diào)量、頻率與阻尼回正性能試驗(yàn)測量量：方向盤轉(zhuǎn)角、汽車橫擺角速度、前進(jìn)車速、側(cè)回正試驗(yàn)結(jié)果車型殘余角速度(低速回正°/s)殘余角速度（高速回正°/s)）Benz350SE0.0CA7700.80AUDI1000.15MD6201.90.6SH131A1.00.30SA6211.71.5回正試驗(yàn)結(jié)果車型殘余角速度(低速回正°/s)殘余角速度（高速轉(zhuǎn)向輕便性試驗(yàn)測量量：方向盤轉(zhuǎn)角、前進(jìn)車速、方向盤力矩、方向盤直徑方法：8字試驗(yàn)轉(zhuǎn)向輕便性試驗(yàn)測量量：方向盤轉(zhuǎn)角、前進(jìn)車速、方向盤力矩、方向轉(zhuǎn)向輕便性試驗(yàn)結(jié)果車型平均操舵力(N)最大操舵力(N)桑塔納13.319.5AUDI10034.854.6SH131A66.7171.9BJ63157126.5EQ14073.7119.9BJ21267.097.5CA14153.4100.4sl13099.1229.7MD62050.5151.4轉(zhuǎn)向輕便性試驗(yàn)結(jié)果車型平均操舵力(N)最大操舵力(N)桑塔納穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)測量量：方向盤轉(zhuǎn)角、汽車橫擺角速度、車身側(cè)傾角、前進(jìn)車速、側(cè)向加速度、重心側(cè)偏角、方向盤力矩、縱向加速度R0=15m評(píng)價(jià)：不足轉(zhuǎn)向與過多轉(zhuǎn)向穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)測量量：方向盤轉(zhuǎn)角、汽車橫擺角速度、車身側(cè)傾角、一些汽車的測量結(jié)果車型中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)m/s2不足轉(zhuǎn)向度°/m/s2車箱側(cè)傾度°/m/s2左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)SH7600.391.12Benz280s0.360.44桑塔納0.310.82CA7740.510.66AUDI1000.260.130.530.66BJ2123.00.450.57Eq1402.33.30.460.380.820.58CA151K3.74.00.80.580.350.5一些汽車的測量結(jié)果車型中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)m/s2不足轉(zhuǎn)向度°/m/日本汽車研究所統(tǒng)計(jì)的汽車穩(wěn)定性因數(shù)的平均值年代統(tǒng)計(jì)數(shù)K（s2/m2)標(biāo)準(zhǔn)差1972-75290.0040.000751976-78260.003120.000821979-82340.00260.000821983390.00260.000801984350.00260.000701985370.00250.000701986330.00240.000901987350.00250.00070日本汽車研究所統(tǒng)計(jì)的汽車穩(wěn)定性因數(shù)的平均值年代統(tǒng)計(jì)數(shù)K（s2

3.6提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)過去各國的工程師一直致力于改進(jìn)輪胎、懸架、轉(zhuǎn)向與傳動(dòng)系來（被動(dòng)地）提高汽車固有的操縱穩(wěn)定性。80年代中葉以來，隨著支持控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)與傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的迅速發(fā)展，各汽車公司陸續(xù)開發(fā)、生產(chǎn)了多種顯著改善操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)。不斷開發(fā)出價(jià)格更低廉、性能更優(yōu)良的電子控制系統(tǒng)已是當(dāng)前提高操縱穩(wěn)定性的一條重要途徑。各國均開發(fā)出許多電子控制系統(tǒng)，以日本為例就有：ABS，TCS，4WS，EMCD(電子磁控有限差速作用差速器)，前后軸轉(zhuǎn)矩分配系統(tǒng)，左、右輪驅(qū)動(dòng)力分配系統(tǒng)，前、后軸制動(dòng)力分配系統(tǒng)，VSC（車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)）,主動(dòng)懸架中的前、后側(cè)傾角剛度分配系統(tǒng)…等。3.6提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)過去各國的工程師一直致力

3.6提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)（VehicleStabilityControlSystem,縮寫為VSC）“車輛動(dòng)力學(xué)控制系統(tǒng)（VehicleDynamicsControlSystem,縮寫VDC)。它是Bosch公司于1995投入市場的新型主動(dòng)安全系統(tǒng)（ActiveSafetySystem）。這種系統(tǒng)是以ABS、TCS為基礎(chǔ)發(fā)展而成的。系統(tǒng)主要在大側(cè)向加速度、大側(cè)偏角的極限工況下工作。它利用左、右兩側(cè)制動(dòng)力之差產(chǎn)生的橫擺力矩來防止出現(xiàn)難以控制的側(cè)滑現(xiàn)象。例如，在彎道行駛中因前軸側(cè)滑而失去路徑跟蹤能力的駛出(DriftOut)現(xiàn)象及后軸側(cè)滑甩尾而失去穩(wěn)定性的激轉(zhuǎn)(Spin)現(xiàn)象等危險(xiǎn)工況。1994年豐田皇冠汽車上裝有VSC。3.6提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)（Ve

3.6提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)3.6提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)2083.6提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)3.6提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)操縱動(dòng)力學(xué)擴(kuò)展4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)操縱動(dòng)力學(xué)擴(kuò)展210剛體上任意點(diǎn)加速度的確定極點(diǎn)O，ox’y’z’是移動(dòng)坐標(biāo)，oxyz是動(dòng)坐標(biāo)，極點(diǎn)速度U0在動(dòng)坐標(biāo)上的投影是V,υ,;剛體的角速度是在動(dòng)坐標(biāo)上的投影是p、q、r。求剛體上任意點(diǎn)M(x,y,z)的加速度4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)加速度合成

剛體上一點(diǎn)的加速度等于隨極點(diǎn)移動(dòng)時(shí)的加速度及繞極點(diǎn)作定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度的幾何和4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)加速度合成

剛體4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)剛體運(yùn)動(dòng)方程式4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)剛體運(yùn)動(dòng)方程式4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)2154.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)假設(shè)：1、汽車車速不變2、不考慮切向力對(duì)輪胎特性的影響3、側(cè)向加速度不大于0.3－0.4g4、前輪轉(zhuǎn)角不大，不考慮前輪左右的區(qū)別5、不考慮非懸架質(zhì)量的傾角6、不考慮空氣動(dòng)力作用7、側(cè)傾中心與非懸架質(zhì)心等高，前后一樣8、左右對(duì)稱4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)假設(shè)：4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)討論的汽車：前面是獨(dú)立懸架后面是縱置半橢圓板簧車廂側(cè)傾引起：前輪外傾角變化；后軸發(fā)生軸轉(zhuǎn)向；左右側(cè)車輪載荷重新分配引起滾動(dòng)阻力不相等而產(chǎn)生繞Z軸的力矩4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)討論的汽車：M、Ms、Mu分別是整車、懸掛和非懸掛質(zhì)量，M=Ms+Mu其質(zhì)心分別是c.g.s和u。ueyZxhhgcsc.g.o4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)M、Ms、Mu分別是整車、懸掛和非懸掛質(zhì)量，M=Ms+Mu其4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)計(jì)算沿Y軸的慣性力因?yàn)橘|(zhì)心的垂直位移W=0,繞y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)q=0,并且xs

＝c,ys=0,zs

＝-h所以Zu=0,xu=-e,yu=0;wu=0,qu=0,所以4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)計(jì)算沿Y軸的慣性4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)根據(jù)牛頓第二定律沿y軸的慣性力：4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)根據(jù)牛頓第二定律4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)對(duì)Z軸的慣性力矩各微元質(zhì)量對(duì)Z軸的總慣性力矩為yxzm4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)對(duì)Z軸的慣性力矩4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)對(duì)Z軸的慣性力矩＝又由于4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)對(duì)Z軸的慣性力矩4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)懸掛質(zhì)量對(duì)x軸的慣性力矩各微元量懸掛質(zhì)量對(duì)x軸的總慣性力矩為：并且有對(duì)x軸的慣性力矩＝4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)懸掛質(zhì)量對(duì)x軸的4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)懸掛質(zhì)量對(duì)X軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。根據(jù)移軸定理可知慣性積：由于x軸通過非懸掛質(zhì)量的質(zhì)心，并設(shè)非懸掛質(zhì)量對(duì)xoy平面是對(duì)稱的對(duì)x軸的慣性力矩＝-4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)懸掛質(zhì)量對(duì)X軸的4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)沿y軸方向的外力外傾側(cè)向力：－－前輪外傾剛度；－－側(cè)傾外傾角系數(shù)，它代表單位車 廂側(cè)傾角引起的車輪外傾角。作用在前軸上總的側(cè)偏力：

4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)沿y軸方向的外力4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)求側(cè)偏角α1，α2汽車前、后軸中點(diǎn)的速度為ｕ1、ｕ2，側(cè)偏角為1、2，質(zhì)心的側(cè)偏角為，=v/u。是ｕ1與ｘ軸的夾角，其值為：4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)求側(cè)偏角α1，α

汽車前、后輪側(cè)偏角為：4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)汽車前、后輪側(cè)偏角為：4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸227沿y軸方向的外力令－－后軸側(cè)傾轉(zhuǎn)向系數(shù)記為則：4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)沿y軸方向的外力4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)作用于后軸上的側(cè)偏力為因此，沿y軸方向總的外力為單位整車側(cè)偏角引起的地面?zhèn)认蚍醋饔昧Α挝粰M擺角速度引起的地面?zhèn)认蚍醋饔昧?。單位?cè)傾角引起的地面?zhèn)认蚍醋饔昧Α挝磺拜嗈D(zhuǎn)角引起的地面?zhèn)认蚍醋饔昧Α?.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)作用于后軸上的側(cè)4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)對(duì)z軸的外力矩（1）前、后輪胎發(fā)生側(cè)偏時(shí)產(chǎn)生的回正力矩為（2）要確定滾動(dòng)阻力形成的對(duì)z軸的力矩，應(yīng)先確定左、右車輪垂直載荷的變動(dòng)量。4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)對(duì)z軸的外力矩4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)2324.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)2334.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)

考慮到側(cè)傾軸線通過非懸掛質(zhì)量的質(zhì)心，懸掛質(zhì)量側(cè)向慣性力與非懸掛質(zhì)量側(cè)向慣性力作用于前后軸上的作用點(diǎn)離地面的距離為h1，h2，計(jì)入減振器的作用,減振器因單位側(cè)傾角速度產(chǎn)生的阻力偶矩，以符號(hào)表示；得4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)考慮到側(cè)傾4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)滾動(dòng)阻力構(gòu)成的對(duì)軸的力矩為

前、后輪滾動(dòng)阻力系數(shù)由此可求得對(duì)z軸的總外力矩為4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)滾動(dòng)阻力構(gòu)成的對(duì)4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)用單位整車側(cè)偏角產(chǎn)生的對(duì)z軸的力矩；單位橫擺角速度產(chǎn)生的對(duì)z軸的力矩；單位側(cè)傾角速度產(chǎn)生的對(duì)軸的力矩；單位側(cè)傾角產(chǎn)生的對(duì)軸的力矩；單位前輪轉(zhuǎn)角產(chǎn)生的對(duì)軸的力矩來表示：

4.1線性三自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)用單