车辆稳定性控制)
丰田轿车VSC 主动安全系统
1 简介
车辆动态稳定性控制系统(VSC) 是一种可在各种行驶条件下提高车辆行驶稳定性的新型主动安全体系。VSC 控制系统增强了制动防抱死系统(ABS)、牵引力控制系统(TCS) 以及发动机扭矩控制系统的功能, 其功能处于比ABS 和TCS 更高的控制层次统计资料显示, 在重大死亡车祸中, 约 1 /6是由于车辆失控造成的; 而在车辆失控事件中,由车辆打滑造成的占到了75%。丰田VSC 系统利用控制单元与制动系统及发动机系统相联, 随时监测车身的动态状况, 当出现打滑现象时, 系统自动介入油门与制动的操作, 控制发动机的功率输出, 并适时对适当的车轮施加制动, 以利用有附着力的轮胎, 使车辆稳定减速, 修正车辆的动态, 使其稳定行驶在本来的行驶路线上, 保证车辆安全。
丰田公司开发的VSC (Vehicle Stability Control)车辆动态稳定性控制系统, 首见于1997 年推出的Lexus 车系中, 现已普及至Lexus 及Toyota旗下大部分的车辆: 花冠、锐志、皇冠、佳美、霸道等等。在2007年3月新推出的锐志2.5S特别天窗版中，更是增加了VSC系统作为其一个卖点。作为ABS、TCS (亦称TRC 驱动防滑转或ASR 加速防滑控制系统) 系统的功能扩展, 车辆动态稳定控制系统已成为主动安全系统发展的一个重要方向。
VSC 系统在汽车高速转弯将要出现失控时, 可有效地增加汽车的稳定性, 系统通过对从各传感器传来的车辆行驶状态信息进行分析, 向制动防抱死系统ABS、牵引力控制系统TCS 发出纠偏指令, 帮助车辆维持动态平衡, 减少事故发生。VSC 系统可使车辆在各种状况下保持最佳的稳定性, 在过度转向或不足转向的情形下作用尤为明显。
目前不同厂家对车辆稳定性控制系统的称谓不同, 如宝马公司将其称为DSC 系统; 保时捷则称其为PSM; 本田公司称为VSA 系统。VSA 及VSC 系统与奔驰公司的VSC 均属同一类系统, 是转向时对由制动力产生危险的汽车进行动态修正的主动安全装置。区别在于VSC 和VSC 是用于前置发动机后轮驱动车辆(FRV); 而本田的VSA是为FFV 车辆开发的。
2 VSC 系统工作原理
研究表明车辆打滑最主要的原因, 是由于路面状况的突然改变, 使部分车辆失去附着力, 造成车辆失去操控性; 或是由于驾驶员为闪躲路面突然出现情况而出现的过当操作, 使车辆所需的动态超过车轮附着力的上限, 因而造成打滑, 产生行车危险。
VSC 系统可在车辆行驶时随时监测由各传感器所提供的车辆动态信息, 以了解车辆目前的状况。当车身打滑, 各传感器信息与平稳行驶的数据不同时, 系统据此判断出车辆出现打滑情况,自动介入车辆的操控, 以油门及制动控制器来修正车辆的动态。由于所有打滑现象均是因为部分车轮超过了该轮所能承担的附着力而造成的, 因此针对打滑问题而开发的VSC 系统可提供高标准的主动安全。
图1:VSC系统能够避免抓地力的丧失
当前轮或后轮的抓地力达到极限时, 汽车转向的稳定性就会受到极大的影响。车辆转弯行驶时, 如前轮首先达到附着(抓地) 极限, 则会引起“漂出”现象(不足转向), 此时驾驶员怎样打转向盘也不能减小转弯半径, 从而难以循踪行驶, 出现转向失灵。而如果后轮首先达到附着极限, 则将造成“甩尾”现象(过度转向), 车辆本身会变得不稳定, 汽车被快速拉向转向一侧。VSC 系统通过对不同车轮独立地实施制动, 使车辆产生相应的回转力矩, 以避免“漂出”和“甩尾”现象的产生。
为抑制前轮的侧滑, 首先制动后轮, 以产生向内旋转运动, 然后对4 个车轮进行制动, 使车速降到某一水平, 以平衡旋转运动, 使转向在转弯力的范围内进行。当出现后轮侧滑时, 外前轮被制动, 以产生向外旋转的运动, 确保汽车的稳定性。
3 VSC 系统构成
VSC 系统是由VSC 控制系统、发动机电控系统、各传感器、制动控制器、油门控制器等单元构成的完整控制体系。系统的大部分元件与ABS、TCS 系统共用, 传感器部分增加了用于检测汽车状态的车身横摆率传感器和减速度传感器(G 传感器); ECU 部分增强了运算能力; 执行器部分改进了前轮的液压通道; 信息显示部分增加了VSC 蜂鸣器。
图2:VSC系统构成 1、带有ECU的液压调节器 2、轮速传感器 3、转向角传感器 4、横摆角速度传感器和侧向加速度传感器
VSC 系统主要由以下几部分组成:
(1) 用于检测车辆状态和驾驶员操作的传感器部分①车身横摆率传感器(亦称横摆角速度传感器、侧滑传感器或翻转角速度传感器)。该传感器安装在汽车行李舱前部, 与汽车垂直轴线平行, 用于检测汽车的横摆率(汽车绕垂直轴旋转的角速度)。它记录汽车绕垂直轴线的运动, 用来监测车辆后部因侧滑发生的甩尾。作用类似飞机陀螺, 时刻监视着汽车方向的稳定性, 确定汽车是否在打滑, 使汽车保持相对于垂直轴线的稳定性。②减速度传感器(G 传感器)。G 传感器水平安装在汽车重心附近地板下方的中间位置, 以检测汽车的纵向和横向加速度。对转弯时产生的离心力起反应, 确定车辆是否在通过弯道时打滑。③转向角度传感器。传感器安装在转向盘后侧, 监测转向盘旋转的角度, 帮助确定汽车行驶方向是否正确。④制动液压传感器。制动液压传感器安装在VSC 的液压控制装置上部, 用于检测驾驶员进行制动操作时制动液压的变化。⑤轮速传感器。轮速传感器安装在每个车轮上, 用于检测各车轮的角速度, 确定车轮是否打滑。⑥节气门开度传感器。节气门开度传感器安装在节气门执行器上, 以检测节气门开启度角的变化。
(2) VSC 系统执行控制器ECU 部分该ECU 安装在车厢内, 通过线束与每个传感器和执行器相连; 用于估算汽车侧滑状态和计算恢复到安全状态所需的旋转动量和减速度。
(3) 执行器部分根据计算结果, 执行器部分用于控制每个车轮制动力和发动机输出功率, 包括:①节气门执行器。该执行器安装在发动机进气通道上, 在VSC 控制发动机输出功率期间,由它来控制发动机节气门开闭。②液压控制装置。VSC 液压控制装置主要由供能装置、制动总泵及制动助力器、选择电磁阀、控制电磁阀4 部分组成。③供能装置。由电机驱动的液压泵和蓄压器组成。蓄压器贮存由液压泵供应的液压油, 作为液压装置的压力源。④制动总泵和制动助力器。根据驾驶员的制动操作产生液压, 并进行助力。⑤选择电磁阀。当VSC、TRC 或ABS 系统工作时, 它关闭制动总泵的液压油输送, 并把从供能部分(动力液压) 来的液压油或从制动助力器(调节液压) 来的液压油送到控制电磁阀, 从而控制每个车轮分泵的液压。⑥控制电磁阀。当VSC、TRC 或ABS 工作时, 通过增加或降低每个车轮分泵的液压, 以控制各车轮的制动力。
(4) 信息显示部分VSC 系统以驾驶员为主要操作者, 通过警示装置(指示灯和蜂鸣器) 向驾驶员提供车辆或VSC 系统工作状态信息, 预警车辆在高速转弯时可能出现的失控, 确保
安全行驶。信息显示部分主要由VSC 工作指示灯、VSC蜂鸣器、侧滑指示灯、多路信息显示器(含VSC故障警告指示) 组成。
详细步骤MATLAB车辆两自由度操纵稳定性模型分析
基于MATLAB的车辆两自由度操纵稳定性模型及分析 汽车操纵稳定性是汽车高速安全行驶的生命线，是汽车主动安全性的重要因素之一；汽车操纵稳定性一直汽车整车性能研究领域的重要课题。本文采用MATLAB仿真建立了汽车二自由度动力学模型，通过仿真分析了不同车速、不同质量和不同侧偏刚度对汽车操纵稳定性的影响。研究表明，降低汽车行驶速度，增加前后轮侧偏刚度和减小汽车质量可以减小质心侧偏角，使固有圆频率增加降低行驶车速还可以使阻尼比增加，超调量及稳定时间减少。 车辆操纵稳定性评价主要有客观评价和主观评价俩种方法。客观评价是通过标准实验得到汽车状态量，再计算汽车操纵稳定性的评价指标，这可通过实车实验和模拟仿真完成，在车辆开发初期可通过车辆动力仿真进行车辆操纵稳定性研究。 1二自由度汽车模 为了便于掌握操纵稳定性的基本特性，对汽车简化为线性二自由度的汽车模型，忽略转向系统的影响，直接一前轮转角作为输入；忽略悬架的作用，认为汽车车厢只作用于地面的平面运动。
2 运动学分析 确定汽车质心的（绝对）加速度在车辆坐标系的分量 和。Ox 与Oy 为车辆坐标系的纵轴与横轴。质心速度 与t 时刻在Ox 轴上 的分量为u ，在oy 轴上的分量为v 。 2.1 沿Ox 轴速度分量的变化为： ()()cos sin cos cos sin sin u u u v v u u u v v θθ θθθθ+??--+??=?+??---?? 考虑到很小并忽略二阶微量，上式变成： 除以并取极限，便 是汽车质心绝对加速度在车辆坐标系。
沿Ox 轴速度分量的变化为: u x r d d v u v dt dt a θω=-=- 同理，汽车质心绝对加速度沿横轴oy 上的分量为：y r v u a ω=+ 2.2 二自由度动力学方程 二自由度汽车受到的外力沿y 轴方向的合力与绕质心的力矩和为: 12 12cos a cos Y Y Y Z Y Y b F F F M F F δδ=+=-∑∑ 式中，,为地面对前后轮的侧向反作用力；为前轮转角。 考虑到很小，上式可以写上： 11221122 a Y Z b k k F k k M αα αα=+=-∑∑ 根据坐标系的规定，前后侧偏角为： ()12r r r a u v b b u u δξβδβωαωωα=--=+ --==- 由此，可以列出外力，外力矩与汽车参数的关系式为： 1212r r Y r r Z a b u u a b a b u u k k F k k M βδββδβωωωω????=+-+- ? ?????????=+--- ? ????? ∑∑ 所以，二自由度汽车的运动微分方程为： ()1212r r r r r z r a b m v u u u a b a b u u k k k k I βδββδβωωωωωω????+-+-=+ ? ?????????+---= ? ???? ? 上式可以变形为：
汽车操纵稳定性
关键词：汽车操纵稳定性 1、蔡世芳(1985). "汽车操纵稳定性评价指标和参数匹配的工程分析方法." 汽车工程7(3): 21-29. 本文提出一种工程分析方法,并利用此方法研究评价指标和参数匹配规律。全文主要内容有四部份: (1)工程分析方法的数学模型; (2)评价指标的工程计算方法; (8)评价指标的相关分析和主要评价指标的推荐。(4)操纵稳定性参数匹配的基本规律。 2、岑少起, 潘筱, et al. (2006). "ADAMS 在汽车操纵稳定性仿真中的应用研究." 郑州大学学报: 工学版27(003): 55-58. 运用ADAMS软件建立了C型车多自由度整车多体动力学仿真模型，详细分析了前悬架系统、后钢板弹簧系统和轮胎模型，同时提出了一种建立钢板弹簧多体模型的新方法——中性面法，并对不同方向盘转角及改变整车质心位置下的操纵稳定性进行了动力学仿真．经过与实际车型性能比较，该模型与分析结果是准确、可靠的，可应用于汽车平顺性研究中． 3、陈克, 王工, et al. (2005). "基于ADAMS 的汽车操纵稳定性虚拟试验演示系统开发." 沈阳理工大学学报24(001): 59-61. 利用ADAMS动力学软件建立了整车多刚体系统模型．分别考虑车型、悬架、轮胎、车速等不同因素对整车操纵稳定性的影响，进行整车操纵稳定性6个性能试验的仿真分析．利用获取的动力学分析数据、仿真动画，实现汽车操纵稳定性虚拟试验演示系统． 4、陈黎卿, 王启瑞, et al. (2005). "基于ADAMS 的双横臂扭杆独立悬架操纵稳定性分析." 合肥工业大学学报: 自然科学版28(004): 341-345. 悬架的主要性能参数在悬架运动过程中的变化规律是影响悬架性能的主要因素。文章采用ADAMS软件建立了某商务车独立悬架的数学模型和仿真模型，分析了该悬架对操纵稳定性的影响，以及悬架主要性能参数的变化规律，为悬架设计奠定了基础。与传统的设计方法相比，这种方法提高了精度和效率。 5、邓亚东, 余路, et al. (2005). "ADAMS 在汽车操纵稳定性仿真分析中的运用." 武汉大学学报: 工学版38(002): 95-98. 利用ADAMS软件建立了某轿车的操纵动力学多体仿真模型，详细考虑了前后悬架系统、转向系统、轮胎以及各种连接件中的弹性衬套的影响，分析了汽车在方向盘转角阶跃输入时的转向特性．通过对不同车速、不同载荷下的仿真计算，得出汽车转向特性在这些条件下的不同表现，揭示了汽车转向特性与车速、载荷和轮胎的内在关系，为汽车操纵稳定性分析提供了参考． 6、董涵(2003). 侧风环境下高速汽车稳定性研究与分析[D], 长沙: 湖南大学. 随着汽车车速的不断提高，汽车侧风稳定性的研究日益重要。由于实车试验风险大、场地设备要求高，而使用计算机仿真则可以极大的的缩短产品开发周期。因而进行高速汽车侧风稳定性计算机仿真研究具有现实意义。在车辆动力学研究过程中，汽车数学模型的精确与否始终是一个关键问题。随着计算机技术的长足进步，以及多体系统动力学这一学科的成熟，汽车模型的自由度越来越多，仿真结果越来越精确。本文首先整理了汽车操纵稳定性的各项评价指标，根据汽车高速运动时的受力分析，使用非线性轮胎模型，建立了侧风环境下汽车运动十八自由度数学模型并进行了直线行驶运动仿真。
车辆稳定控制系统VSC
车辆稳定性控制系统VSC ---汽车主动安全新技术关键词：车辆动态稳定性控制系统、主动安全、打滑、传感器、转向不足、转向过度。 摘要：车辆动态稳定性控制系统(VSC) 是一种可在各种行驶条件下提高车辆行驶稳定性的新型主动安全体系。它是由是由VSC 控制系统、发动机电控系统、各传感器、制动控制器、油门控制器等单元构成的完整控制体系。系统的大部分元件与ABS、TCS 系统共用, 系统通过各传感器数据的输入对车辆打滑情况进行判断,然后自动介入车辆的操控, 以油门及制动控制器来修正车辆的动态，由此可迅速的将车辆于转弯过程中出现转向过度或转向不足的现象修正到原有正常路径的循迹行驶, 正文： 1 简单介绍 车辆动态稳定性控制系统(VSC) 是一种可在各种行驶条件下提高车辆行驶稳定性的新型主动安全体系。VSC 控制系统增强了制动防抱死系统(ABS)、牵引力控制系统(TCS) 以及发动机扭矩控制系统的功能, 其功能处于比ABS 和TCS 更高的控制层次统计资料显示, 在重大死亡车祸中, 约1 /6是由于车辆失控造成的; 而在车辆失控事件中,由车辆打滑造成的占到了75%。丰田VSC 系
统利用控制单元与制动系统及发动机系统相联, 随时监测车身的 动态状况, 当出现打滑现象时, 系统自动介入油门与制动的操作, 控制发动机的功率输出, 并适时对适当的车轮施加制动, 以利用有附着力的轮胎, 使车辆稳定减速, 修正车辆的动态, 使其稳 定行驶在本来的行驶路线上, 保证车辆安全。丰田公司开发的VSC (Vehicle Stability Control)车辆动态稳定性控制系统, 首见于1997 年推出的Lexus 车系中, 现已普及至Lexus 及 Toyota旗下大部分的车辆: 花冠、锐志、皇冠、佳美、霸道等等。在2007年3月新推出的锐志2.5S特别天窗版中，更是增加了VSC 系统作为其一个卖点。作为ABS、TCS (亦称TRC 驱动防滑转或ASR 加速防滑控制系统) 系统的功能扩展, 车辆动态稳定控制 系统已成为主动安全系统发展的一个重要方向。 VSC 系统在汽车高速转弯将要出现失控时, 可有效地增加汽车的稳定性, 系统通过对从各传感器传来的车辆行驶状态信息进行分析, 向制动防抱 死系统ABS、牵引力控制系统TCS 发出纠偏指令, 帮助车辆维持动态平衡, 减少事故发生。VSC 系统可使车辆在各种状况下保持最佳的稳定性, 在过度转向或不足转向的情形下作用尤为明显。 目前不同厂家对车辆稳定性控制系统的称谓不同, 如宝马公司将 其称为DSC 系统; 保时捷则称其为PSM; 本田公司称为VSA 系统。VSA 及VSC 系统与奔驰公司的VSC 均属同一类系统, 是转 向时对由制动力产生危险的汽车进行动态修正的主动安全装置。
汽车操纵稳定性
第5章汽车的操纵稳定性 学习目标 通过本章的学习，应掌握汽车行驶的纵向和横向稳定性条件；掌握车辆坐标系的有关术语，了解影响侧偏特性的因素，掌握轮胎回正力矩与侧偏特性的关系；熟练掌握汽车的稳态转向特性及其影响因素；了解汽车转向轮的振动和操纵稳定性的道路试验内容。 汽车在其行驶过程中，会碰到各种复杂的情况，有时沿直线行驶，有时沿曲线行驶。在出现意外情况时，驾驶员还要作出紧急的转向操作，以求避免事故。此外，汽车还要经受来自地面不平、坡道、大风等各种外部因素的干扰。一辆操纵性能良好的汽车必须具备以下的能力： （1）根据道路、地形和交通情况的限制，汽车能够正确地遵循驾驶员通过操纵机构所给定的方向行驶的能力——汽车的操纵性。 （2）汽车在行驶过程中具有抵抗力图改变其行驶方向的各种干扰，并保持稳定行驶的能力——汽车的稳定性。 操纵性和稳定性有紧密的关系：操纵性差，导致汽车侧滑、倾覆，汽车的稳定性就破坏了。如稳定性差，则会失去操纵性，因此，通常将两者统称为汽车的操纵稳定性。 汽车的操纵稳定性，是汽车的主要使用性能之一，随着汽车平均速度的提高，操纵稳定性显得越来越重要。它不仅影响着汽车的行驶安全，而且与运输生产率与驾驶员的疲劳强度有关。 节汽车行驶的纵向和横向稳定性 5.1.1 汽车行驶的纵向稳定性 汽车在纵向坡道上行驶，例如等速上坡，随着道路坡度增大，前轮的地面法向反作用力不断减小。当道路坡度大到一定程度时，前轮的地面法向反作用力为零。在这样的坡度下，汽车将失去操纵性，并可能产生纵向翻倒。汽车上坡时，坡度阻力随坡度的增大而增加，在坡度大到一定程度时，为克服坡度阻力所需的驱动力超过附着力时，驱动轮将滑转。这两种情况均使汽车的行驶稳定性遭到破坏。 图汽车上坡时的受力图 图为汽车上坡时的受力图，如汽车在硬路面上以较低的速度上坡，空气阻力 w F可以忽略不计，由于剩余驱动力用于等速爬坡，即汽车的加速阻力0 = j F，加速阻力矩0 = j M，而车轮的滚动阻力矩 f M的数值相对来说比较小，可不计入。 分别对前轮着地点及后轮着地点取力矩，经整理后可得 ? ? ? ?? ? ? = + - = - - sin cos sin cos 2 1 L G h aG Z L G h bG Z g g α α α α （） 当前轮的径向反作用力0 1 = Z时，即汽车上陡坡时发生绕后轴翻车的情况，由式可得
汽车理论课后习题答案 第五章 汽车的操纵稳定性
第 五 章 5．1一轿车(每个)前轮胎的侧偏刚度为-50176N ／rad 、外倾刚度为-7665N ／rad 。若轿车向左转弯，将使两前轮均产生正的外倾角，其大小为40。设侧偏刚度与外倾刚度均不受左、右轮载荷转移的影响．试求由外倾角引起的前轮侧偏角。 答： 由题意：F Y =k α+k γγ=0 故由外倾角引起的前轮侧偏角： α=- k γγ/k=-7665?4/-50176=0.6110 5．2 6450轻型客车在试验中发现过多转向和中性转向现象，工程师们在前悬架上加装前横向稳定杆以提高前悬架的侧倾角刚度，结果汽车的转向特性变为不足转向。试分析其理论根据(要求有必要的公式和曲线)。 答： 稳定性系数：??? ? ??-=122k b k a L m K 1k 、2k 变化， 原来K ≤0,现在K>0,即变为不足转向。 5．3汽车的稳态响应有哪几种类型?表征稳态响应的具体参数有哪些?它们彼此之间的关系如何(要求有必要的公式和曲线)？ 答： 汽车稳态响应有三种类型 ：中性转向、不足转向、过多转向。 几个表征稳态转向的参数： 1．前后轮侧偏角绝对值之差(α1-α2); 2. 转向半径的比R/R 0;
3．静态储备系数S.M. 彼此之间的关系见参考书公式（5-13）（5-16）（5-17）。 5．4举出三种表示汽车稳态转向特性的方法，并说明汽车重心前后位置和内、外轮负荷转移如何影响稳态转向特性？ 答：方法： 1.α1-α2 >0时为不足转向，α1-α2 =0时 为中性转向，α1-α2 <0时为过多转向； 2. R/R0>1时为不足转向，R/R0=1时为中性转向， R/R0<1时为过多转向； 3 .S.M.>0时为不足转向，S.M.=0时为中性转向， S.M.<0时为过多转向。 汽车重心前后位置和内、外轮负荷转移使得汽车质心至前后轴距离a、b发生变化，K也发生变化。 5．5汽车转弯时车轮行驶阻力是否与直线行驶时一样？ 答：否，因转弯时车轮受到的侧偏力，轮胎产生侧偏现象，行驶阻力不一样。 5．6主销内倾角和后倾角的功能有何不同? 答：主销外倾角可以产生回正力矩，保证汽车直线行驶；主销内倾角除产生回正力矩外，还有使得转向轻便的功能。 5．7横向稳定杆起什么作用?为什么有的车装在前恳架，有的装在后悬架，有的前后都装？ 答：横向稳定杆用以提高悬架的侧倾角刚度。
控制系统的稳定性分析
精品 实验题目控制系统的稳定性分析 一、实验目的 1．观察系统的不稳定现象。 2．研究系统开环增益和时间常数对稳定性的影响。 二、实验仪器 1．EL-AT-II型自动控制系统实验箱一台 2．计算机一台 三、系统模拟电路图 系统模拟电路图如图3-1 图3-1 系统模拟电路图R3=0～500K； C=1μf或C=0.1μf两种情况。 四、实验报告 1．根据所示模拟电路图，求出系统的传递函数表达式。 G(S)= K=R3/100K,T=CuF/10 2．绘制EWB图和Simulink仿真图。
精品 3．根据表中数据绘制响应曲线。 4．计算系统的临界放大系数，确定此时R3的值，并记录响应曲线。 系统响应曲线 实验曲线Matlab （或EWB）仿真 R3=100K = C=1UF 临界 稳定 （理论值 R3= 200K） C=1UF
精品 临界 稳定 （实测值 R3= 220K） C=1UF R3 =100K C= 0.1UF
精品 临界 稳定 （理论 值R3= 1100 K） C=0.1UF 临界稳定 （实测值 R3= 1110K ） C= 0.1UF
精品 实验和仿真结果 1．根据表格中所给数据分别进行实验箱、EWB或Simulink实验，并进行实验曲线对比，分析实验箱的实验曲线与仿真曲线差异的原因。 对比： 实验曲线中R3取实验值时更接近等幅振荡，而MATLAB仿真时R3取理论值更接近等幅振荡。 原因： MATLAB仿真没有误差，而实验时存在误差。 2．通过实验箱测定系统临界稳定增益，并与理论值及其仿真结果进行比较（1）当C=1uf，R3=200K(理论值)时，临界稳态增益K=2， 当C=1uf，R3=220K(实验值)时，临界稳态增益K=2.2，与理论值相近（2）当C=0.1uf，R3=1100K(理论值)时，临界稳态增益K=11 当C=0.1uf，R3=1110K(实验值)时，临界稳态增益K=11.1，与理论值相近 四、实验总结与思考 1．实验中出现的问题及解决办法 问题：系统传递函数曲线出现截止失真。 解决方法：调节R3。 2．本次实验的不足与改进 遇到问题时，没有冷静分析。考虑问题不够全面，只想到是实验箱线路的问题，而只是分模块连接电路。 改进：在实验老师的指导下，我们发现是R3的取值出现了问题，并及时解决，后续问题能够做到举一反三。 3．本次实验的体会 遇到问题时应该冷静下来，全面地分析问题。遇到无法独立解决的问题，要及时请教老师，
控制系统的稳定性
3.8 控制系统的稳定性 3.8 控制系统的稳定性 稳定性是控制系统最重要的特性之一。它表示了控制系统承受各种扰动，保持其预定工作状态的能力。不稳定的系统是无用的系统，只有稳定的系统才有可能获得实际应用。我们前几节讨论的控制系统动态特性，稳态特性分析计算方法，都是以系统稳定为前提的。 3.8.1 稳定性的定义 图3.26（a）是一个单摆的例子。在静止状态下，小球处于A位置。若用外力使小球偏离A而到达A’，就产生了位置偏差。考察外力去除后小球的运动，我们会发现，小球从初始偏差位置A'，经过若干次摆动后，最终回到A点，恢复到静止状态。图3.26（b）是处于山顶的一个足球。足球在静止状态下处于B位置。如果我们用外力使足球偏离B位置，根据常识我们都知道，足球不可能再自动回到B位置。对于单摆，我们说A位置是小球的稳定位置，而对于足球来说，B则是不稳定的位置。 图 3.26 稳定位置和不稳定位置 （a）稳定位置；(b)不稳定位置 处于某平衡工作点的控制系统在扰动作用下会偏离其平衡状态，产生初始偏差。稳定性是指扰动消失后，控制系统由初始偏差回复到原平衡状态的性能。若能恢复到原平衡状态，我们说系统是稳定的。若偏离平衡状态的偏差越来越大，系统就是不稳定的。 在控制理论中，普遍采用了李雅普诺夫（Liapunov）提出的稳定性定义，内容如下： 设描述系统的状态方程为 (3.131)
式中x(t)为n维状态向量，f(x(t),t)是n维向量，它是各状态变量和时间t的函数。如果系统的某一状态,对所有时间t，都满足 (3.132) 则称为系统的平衡状态。是n维向量。当扰动使系统的平衡状态受到破坏时，系统就会偏离平衡状态，在时，产生初始状态=x。在时，如果对于任一实数，都存在另一实数，使得下列不等式成立 (3.133) (3.134) 则称系统的平衡状态为稳定的。 式中称为欧几里德范数，定义为： (3.135) 矢量的范数是n维空间长度概念的一般表示方法。 这个定义说明，在系统状态偏离平衡状态，产生初始状态以后，即以后，系统的状态将会随时间变化。对于给定的无论多么小的的球域S()，总存在另一个的球域，只要初始状态不超出球域，则系统的状态 的运动轨迹在后始终在球域S()内，系统称为稳定系统。 当t无限增长，如果满足： (3.136) 即系统状态最终回到了原来的平衡状态，我们称这样的系统是渐近稳定的。对于任意给定的正数，如果不存在另一个正数，即在球域内的初始状态，在后，的轨迹最终超越了球域S()，我们称这种系统是不稳定的。 图3.27是二阶系统关于李雅普诺夫稳定性定义的几何说明。
汽车电子稳定性控制系统现状及标准分析
10.16638/https://www.360docs.net/doc/f2404369.html,ki.1671-7988.2018.12.040 汽车电子稳定性控制系统现状及标准分析 赵永刚1，吕彪2 （1.重庆车辆检测研究院有限公司，重庆401122；2.上海万象汽车制造有限公司，上海201611） 摘要：汽车电子稳定性控制（Electronic Stability Control，简称ESC）系统通过调节车辆行驶和制动过程中牵引力和制动力分配，能有效提高车辆行驶及制动过程中的安全性能。文章介绍了ESC系统的组成、工作原理、国内外研究现状以及国内外标准法规现状，并对国内外标准法规进行了分析比较。 关键词：ESC系统；现状；标准 中图分类号：U461.99 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2018)12-113-03 Standardized On-Road Test of City bus Zhao Yonggang1, Lu Biao2 （1.Chongqing Vehicle Test ＆Research Institute Co., Ltd, Chongqing 401122; 2.Shanghai vientiane automobile manufacturing Co., Ltd, Shanghai 201611） Abstract: Electronic stability control system by adjusting the vehicle traction and braking force of during driving and braking, can effectively improve the safety performance in the process of vehicle driving and braking. This paper intro -duces composition of ESC system, working principle, research status domestic and foreign , situation of domestic and foreign standards research, and analyzes and compares domestic and foreign standards of status quo. Keywords: Electronic Stability Control system; Standard; The status quo CLC NO.: U461.99 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2018)12-113-03 前言 车辆操纵稳定性是汽车安全领域的长期研究课题，随着汽车底盘系统的逐渐电子化和智能化，针对车辆操纵稳定性的汽车电子稳定性控制（Electronic Stability Control,简称ESC）系统已经成为该领域的热点研究课题之一。国内对ESC系统的研究起步较晚，特别是重型车的ESC系统的研究尚处于理论分析阶段，目前还没有相对成熟的重型车ESC 系统测试方法标准发布。开展汽车电子稳定性控制系统现状及标准体现的分析，有助于推进我国现有车辆ESC系统的装车调试，对提升汽车安全技术水平意义重大。1 ESC系统介绍 美国国家公路交通安全管理局于2007年对ESC系统进行了标准化的定义，规定ESC必须具备以下特征：1）通过对单个车轮进行制动力调来产生一个横摆力矩，从而增强汽车的方向稳定性；2）由计算机控制，通过闭环控制算法来限制汽车的转向；3）具备测量汽车横摆角速度以及估算汽车质心侧偏角的方法；4）具备监测驾驶员转向输入的方法；5）具有控制算法来确定是否有改变发动机输出扭矩的需要，并且有相应的方法来实现输出转矩的调节，帮助驾驶员保持对汽车的控制。为了实现ESC系统的上述功能，ESC系统应用了先进的传感器、电子控制单元、执行器等有关技术。图1展示了ESC系统的组成。 在具体的工作过程中，ESC系统经过传感器信息处理和 作者简介：赵永刚（1984-），男，硕士，就职于重庆车辆检测研究 院有限公司，从事汽车测试技术与研究。 113
汽车操纵稳定性试验解析
汽车操纵稳定性试验解析！ 汽车的操稳性不仅影响到汽车驾驶的操纵方面，而且也是决定汽车安全行驶的一个主要性能；为了保证安全行驶，汽车的操稳性受到汽车设计者很大的重视，成为现代汽车的重要使用性能之一，如何试验并评价汽车的操稳性显得极其重要。汽车操控稳定性分为两个方面：1、操控性: 指汽车能够确切的响应驾驶员转向指令的能力；2、稳定性:指汽车受到外界扰动（路面扰动或阵风扰动）后恢复原来运动状态的能力。一、常用试验仪器 1、陀螺仪：用于汽车运动状态下测动态参数，如汽车行进方位角，汽车横摆角速度，车身侧倾角及纵倾角等； 2、光束水准车轮定位仪：测车轮外倾角，主销内倾角，主销外倾角，车轮前束，车轮最大转角及转角差； 3、车辆动态测试仪：测汽车横摆角速度，车身侧倾角及纵倾角，汽车横向加速度与纵向加速度等运动参数； 4、力矩及转角仪：测转向盘转角或力矩； 5、五轮仪和磁带机等。二、试验分类三、稳态回转试验 01试验步骤 1、在试验场上，用明显的颜色画出半径为15m或20m的圆周； 2、接通仪器电源，使之加热到正常工作温度； 3、试验开始前，汽车应以侧向加速度为3m/s2的相应车速沿画定的
圆周行驶500m以使轮胎升温。4、以最低稳定速度沿所画圆周行驶，待安装于汽车纵向对称面上的车速传感器在半圈内都能对准地面所画的圆周时，固定转向盘不动，停车并开始记录，记下各变量的零线，然后，汽车起步，缓缓连续而均匀地加速（纵向加速度不超过0·25m/s2），直至汽车的侧向加速度达到6·5m/s2为止，记录整个过程。5、试验按向左转和右转两个方向进行，每个方向试验三次。每次试验开始时车身应处于正中央。 02评价条件 1、中性转向点侧向加速度值An：前后桥侧偏角之差与侧向加速度关系曲线上斜率为零的点的侧向加速度值，越大越好； 2、不足转向度：按前后桥侧偏角之差与侧向加速度关系曲线上侧向加速度2m/s2点的平均值计算，越小越好； 3、车厢侧倾度K：按车厢侧倾角与侧向加速度关系曲线上侧向加速度2m/s2点的平均斜率计算，越小越好。 转向特性曲线图四、转向回正试验 01试验步骤一）低速回正性能试验：1、在试验场地上用明显的颜色画出半径为15m的圆周。2、试验前试验汽车沿半径为15m的圆周、以侧向加速度达3m/ s 2 的相应车速，行 驶500m，使轮胎升温。3、接通仪器电源，使其达到正常工作温度。4、试验汽车直线行驶，记录各测量变量零线，然
汽车操控稳定性研究
汽车操控稳定性研究 一(车辆车身各部件对车辆操纵稳定性影响的研究 1. 电动助力转向系统对汽车操控稳定性的影响 在电动助力转向系统中引入横摆角速度反馈传感器 ,建立了包含电动助力转向系统的人 -车系统数学模型 ;经模拟仿真分析 ,表明该模型在 EPS中引入横摆角 速度负反馈可以显著改善前轮角阶跃输入下车辆的横摆角速度的瞬态响应 ;并且EPS助力矩响应曲线上升平稳缓慢 ,有利于汽车在低附着系数路面高速转向行驶时的操纵 ,从而提高汽车的行驶安全性。 1.1. 横摆角速度反馈 当汽车的运动进入失稳状态时 ,驾驶员很容易做出过度转向的车辆 ,可在 EPS 中引入一个负反馈 ,以降低系统的助力矩 ,削弱驾驶员快速改变前轮转向角的能力。 1.2. 仿真结果及结论 对于不引入反馈的系统 ,瞬态响应曲线的振荡幅度很大 ,收敛较慢 ,稳定性较差。引入反馈后 ,系统的超调量显著降低 ,并很快的趋于稳态值 ,但反应时间较前者增长。引入反馈后 (实线表示 )系统在横摆角速度出现剧烈振荡的阶段 ( t < 1 s)提供远小于常规系统 (虚线表示 )的助力矩。这样转向系能提供给驾驶员更多的“路感”,同时也使转向系变得较“迟钝”,削弱了驾驶员快速控制前轮转向的能力[ 6 ] ,防止因驾驶员 (错误的 )快速转向操纵而导致的系统不稳定。另外 ,带有反馈的系统提供的助力矩曲线很平滑 ,而不带反馈的系统却出现了一定的波动。抑制助力矩的波动不仅有利于保持车辆的稳定性 ,也有利于延长助力电机的寿命。 因此在 EPS引入横摆角速度反馈可以减少前轮阶跃输入车辆的横摆角速度瞬态响应的时间 ,显著降低超调量 ,可明显改善车辆的行驶稳定性 ,但会增长反应时间。为 EPS引入横摆角速度反馈后 , EPS系统的助力矩上升较慢 ,但增长平稳 ,
汽车稳定性控制研究【开题报告】
开题报告 电气工程及其自动化 汽车稳定性控制研究 一、课题研究意义及现状 摘要: 通过对车辆稳定性控制理论研究, 得出车辆的质心侧偏角和横摆角速度是稳定性控制的重要控制变量。并基于建立的二自由度整车仿真模型, 进一步分析了它们对车辆稳定性的影响。 随着工程建设和生产发展的需要,车辆( 尤其是工程车辆) 受到路面条件、交通法规的限制, 依靠单纯增加单个轴的承载能力, 降低整车质量已经达不到要求。需对底盘进行全盘考虑。 汽车运动是一个模型阶次高、输入输出变量多的复杂系统，因此针对整个运动系统设计单一的控制器是不可行的。本文提出了一种基于多变量频域控制方法的车辆底盘集成控制策略，协调控制车辆主动转向系统和主动制动系统。对典型多变量车辆系统进行分析，应用多变量频域控制理论设计底盘集成控制器，并利用matlab仿真平台进行典型工况仿真分析。结果表明，基于多变量频域控制方法的车辆底盘集成控制器能够消除主动转向系统和主动制动系统之间的干涉和耦合，同时显著提高车辆操纵稳定性。 对于操纵稳定性控制的研究，人们最初是从车辆的后轮主动转向（RWS，4WS）开始研究的，四轮转向汽车的出现，极大地提高了车辆的操纵稳定性。随着研究的不断深入，人们发现在车辆的侧向加速度和车身侧偏角较小，轮胎的侧偏力和侧偏角还处于线性关系时，四轮转向或前轮主动转向汽车可以取得良好的操纵稳定性。而当车辆处于紧急工况时，车辆的侧向加速度、车身侧偏角和横摆角速度都比较大，四轮转向汽车的操纵稳定性并不能取得良好的性能。因为，此时轮胎的侧向受力已经趋于饱和，它的侧向力和侧偏角已经处于高度的非线性关系，单纯依靠车辆的四轮转向已经不能增加车辆的侧向力，提高车辆的侧向操纵稳定性了。 二、课题研究的主要内容和预期目标 本设计要求应用matlab系统设计出基于网络实验平台的电机控制实验项目： （1）转向系统的阶跃响应； （2）转向系统的稳定性分析； 本设计的预期目标： （1）熟练应用matlab软件； （2）能独自完成实验的各项内容； （3）在完成实验内容后，能对实验要求有所改进。 三、课题研究的方法及措施 （1）先收集与设计有关的各种资料 （2）在以上的基础上学习与课题有关的各种知识，并掌握课题中以前不懂的知识，理论
汽车电子控制技术 教学课件 作者 于京诺 第3章 汽车行驶稳定性控制系统
汽车电子控制技术汽车类专业应用型本科示范教材 机械工业出版社出版主编于京诺
第3章 汽车行驶稳定性控制系统 ?学习目标 ?·了解ABS、ASR的基础理论。 ?·了解ABS、ASR的组成和分类。 ?·掌握ABS的结构和工作原理。 ?·掌握ASR的结构和工作原理。 ?·了解ESP的功能。 ?·掌握ESP的结构和工作原理。
3.1 防抱死制动系统（ABS 3.1.1 概述 1．ABS 的基础理论 第3章 汽车行驶稳定性控制系统 （1）汽车制动时的附着条件 地面制动力只能小于或等于附着力： （3-1） 附着力正比于地面对车轮的法向反作用力F Z以及车轮与地面之间的附着系数，即 (3-2) 在地面对车轮的法向反作用力F Z一定的情况下，附着力的大小取决于附着系数。附着系数的大小与路面和轮胎的性质有关，还与车轮的滑移率有关。 ?F F X ≤??Z F F =
（3）附着系数与滑移率的关系 车轮与地面之间的附着系数会随着车轮滑移率的变化而变化，干燥硬实路面附着系数与滑移率的关系如图3-1所示。 开始时随着滑移率的增大， 纵向附着系数迅速增大，当滑 移率达到约20%时，纵向附着 系数达到最大值。当滑移率达 到100%，即车轮完全被抱死滑 移时，其附着系数称为滑动附 着系数。当滑移率为0时，横 向附着系数最大，随着滑移率 的增大，横向附着系数逐渐减 小，当滑移率达到100%时，横 向附着系数接近于零。 图3-1 干燥硬实路面附着系数与滑移率的关系
（4）汽车采用ABS的必要性 由附着系数与滑移率之间的关系可知，汽车制动时如果车轮完全抱死，就纵向附着系数而言，其滑动附着系数低于峰值附着系数，这将使车轮完全抱死时的制动距离比具有峰值附着系数时的制动距离变长；就横向附着系数而言，由于在车轮抱死时的横向附着系数接近于零，汽车几乎失去了横向附着能力，因此使汽车的方向稳定性变差，一旦汽车遇到横向干扰力的作用，就可能产生侧滑、甩尾甚至回转等情况。另外，一旦转向车轮抱死，汽车不会按照转向轮偏转的方向行驶，而是沿汽车行驶惯性力的方向向前滑动，从而使汽车失去转向控制能力。 综上所述，汽车制动时车轮抱死会使制动距离变长，方向稳定性变差，失去转向控制能力，因此制动时应避免车轮抱死。汽车上采用ABS的目的就是避免制动时车轮抱死，将滑移率控制在10%～30%，在此范围内既有最大的纵向附着系数，使制动距离最短，又有较大的横向附着系数，以获得较好的横向稳定性和转向控制能力。
重型汽车电子稳定性控制系统试验标准的对比分析
客 车 技 术 与 研 究 第2期 BUS &COACH TECHNOLOGY AND RESEARCH No.2 2018 作者简介:来 飞(1983 ),男,博士;高级工程师;主要从事智能汽车及主动安全方面的测试研究工作三 重型汽车电子稳定性控制系统试验标准的对比分析 来 飞1,夏 钧2,刘昌仁1,曹 飞1,张仪栋1 (1.重庆车辆检测研究院国家客车质量监督检验中心,重庆 401122;2.重庆力帆乘用车有限公司,重庆 401122) 摘 要:对美标FMVSS 136和欧标ECE R 13中关于重型汽车电子稳定性控制系统的试验方法和性能评价进行对比分析,着重介绍美标FMVSS 136规定的试验方法和性能要求三关键词:重型汽车;电子稳定性控制;试验标准;对比分析中图分类号:U461.6 文献标志码:A 文章编号:1006-3331(2018)02-0059-04 Contrastive Analysis of Test Standards on Electronic Stability Control System for Heavy Vehicles Lai Fei 1,Xia Jun 2,Liu Changren 1,Cao Fei 1,Zhang Yidong 1 (1.Chongqing Vehicle Test &Research Institute,National Bus Quality Supervision and Inspection Center,Chongqing 401122,China;2.Chongqing Lifan Passenger Vehicle Co.,Ltd,Chongqing 401122,China) Abstract :The test method and performance evaluation on electronic stability control system for heavy vehi?cles are compared and analyzed between the FMVSS 136and the ECE R13.The test methods and perform?ance requirements prescribed by the FMVSS 136are emphatically introduced. Key words :heavy vehicle;electronic stability control (ESC);test standard;contrastive analysis 汽车电子稳定性控制(ESC)系统能显著减少车辆失稳及其引发的交通事故,在乘用车上已得到广泛应用三目前关于轻型汽车ESC 系统的性能要求及测试方法标准,欧洲和美国均早已发布并强制实施,我国也参照欧标制定了相应的推荐性标准[1]三与轻型汽车相比,重型汽车ESC 试验标准的研究较为迟缓, 原因在于相对乘用车而言,重型汽车ESC 的试验过程更加危险,此外,由于其整车质量变动范围更广,行驶条件更加恶劣,其评价指标的提出也更加困难[2]三 但由于重型汽车事故易造成群死群伤,世界各国对重型汽车的ESC 试验也较为重视[3-7]三目前,欧标ECE R13附录21提供了重型汽车ESC 测试的大致试验方法,但并未给出相应的性能评价指标;美标FMVSS 136则在大量试验的基础上,提出了具体的试验方法和性能评价指标,从2019年8月起对所有重型汽车强制实施[8-9]三我国JT /T 1094-2016[10]对重型营运客车也有相关要求,具体试验方法与美标FMVSS 136基本相同三 1 ECE R13和FMVSS 136试验方法对比 ECE R13和FMVSS 136对重型汽车ESC 系统在 试验方法上的对比如表1所示三其中,ECE R13附录21对重型汽车ESC 系统在方向控制和侧翻控制上分开考核,并有相关推荐的试验方法,但具体的试验过程并未详细规定,仅列出了可选择的试验测试方法,如在方向控制上只需选取8种方法中的1种进行,在侧翻控制上也只需选取2种方法中的1种进行三同时ECE R13规定也可采用仿真方式进行认证三FMVSS 136则对方向控制和侧翻控制一并考核,主要通过具体的J-转向试验来考核发动机扭矩减小性能和侧倾稳定性三值得注意的是,FMVSS 136中的J-转向试验与ECE R13中的J-转向试验有所不同,后者并没有对可供选择的试验方法进行具体规定,如不同企业在减小圆周半径试验过程中的试验车速二圆周半径的选取上都可能不完全一样三 J-转向试验为FMVSS 136中规定的基础试验,图1为其试验示意图三图中为逆时针布置,试验完毕 9 5
车辆稳定性控制)
丰田轿车VSC 主动安全系统 1 简介 车辆动态稳定性控制系统(VSC) 是一种可在各种行驶条件下提高车辆行驶稳定性的新型主动安全体系。VSC 控制系统增强了制动防抱死系统(ABS)、牵引力控制系统(TCS) 以及发动机扭矩控制系统的功能, 其功能处于比ABS 和TCS 更高的控制层次统计资料显示, 在重大死亡车祸中, 约 1 /6是由于车辆失控造成的; 而在车辆失控事件中,由车辆打滑造成的占到了75%。丰田VSC 系统利用控制单元与制动系统及发动机系统相联, 随时监测车身的动态状况, 当出现打滑现象时, 系统自动介入油门与制动的操作, 控制发动机的功率输出, 并适时对适当的车轮施加制动, 以利用有附着力的轮胎, 使车辆稳定减速, 修正车辆的动态, 使其稳定行驶在本来的行驶路线上, 保证车辆安全。 丰田公司开发的VSC (Vehicle Stability Control)车辆动态稳定性控制系统, 首见于1997 年推出的Lexus 车系中, 现已普及至Lexus 及Toyota旗下大部分的车辆: 花冠、锐志、皇冠、佳美、霸道等等。在2007年3月新推出的锐志2.5S特别天窗版中，更是增加了VSC系统作为其一个卖点。作为ABS、TCS (亦称TRC 驱动防滑转或ASR 加速防滑控制系统) 系统的功能扩展, 车辆动态稳定控制系统已成为主动安全系统发展的一个重要方向。 VSC 系统在汽车高速转弯将要出现失控时, 可有效地增加汽车的稳定性, 系统通过对从各传感器传来的车辆行驶状态信息进行分析, 向制动防抱死系统ABS、牵引力控制系统TCS 发出纠偏指令, 帮助车辆维持动态平衡, 减少事故发生。VSC 系统可使车辆在各种状况下保持最佳的稳定性, 在过度转向或不足转向的情形下作用尤为明显。 目前不同厂家对车辆稳定性控制系统的称谓不同, 如宝马公司将其称为DSC 系统; 保时捷则称其为PSM; 本田公司称为VSA 系统。VSA 及VSC 系统与奔驰公司的VSC 均属同一类系统, 是转向时对由制动力产生危险的汽车进行动态修正的主动安全装置。区别在于VSC 和VSC 是用于前置发动机后轮驱动车辆(FRV); 而本田的VSA是为FFV 车辆开发的。 2 VSC 系统工作原理 研究表明车辆打滑最主要的原因, 是由于路面状况的突然改变, 使部分车辆失去附着力, 造成车辆失去操控性; 或是由于驾驶员为闪躲路面突然出现情况而出现的过当操作, 使车辆所需的动态超过车轮附着力的上限, 因而造成打滑, 产生行车危险。 VSC 系统可在车辆行驶时随时监测由各传感器所提供的车辆动态信息, 以了解车辆目前的状况。当车身打滑, 各传感器信息与平稳行驶的数据不同时, 系统据此判断出车辆出现打滑情况,自动介入车辆的操控, 以油门及制动控制器来修正车辆的动态。由于所有打滑现象均是因为部分车轮超过了该轮所能承担的附着力而造成的, 因此针对打滑问题而开发的VSC 系统可提供高标准的主动安全。
第5章_汽车的操纵稳定性 (2)
第5章汽车的操纵稳定性 1. 何谓汽车的操纵稳定性？其性能如何在时域和频域中进行评价？具体说明有几种型式可 以判定和表征汽车的稳态转向特性？ 2. 解释下列名词和概念侧偏现象侧偏刚度回正力矩转向灵敏度特征车速临界车速 中性转向点侧向力变形转向系数侧向力变形外倾系数转向盘力特性静态储备系数S.M. 轮胎拖距 3. 举出三种表示汽车稳态转向特性的方法，并说明汽车重心前后位置和内、外轮负荷转移 如何影响稳态转向特性？ 4. 汽车的稳态响应由哪几种类型？表征稳态响应的具体参数由哪些？它们彼此之间的关系 如何（要求有必要的公式和曲线）。 5. 汽车转弯时车轮行驶阻力是否与直线行驶时一样？ 6. 主销内倾角和后倾角的功能有何不同？ 7. 横向稳定杆起什么作用？为什么有的车装在前悬架，有的车装在后悬架，有的前后都装？ 8. 某种汽车的质心位置、轴距和前后轮胎的型号已定。按照二自由度操纵稳定性模型，其 稳态转向特性为过多转向，请找出5种改善其转向特性的方法。 9. 汽车空载和满载是否具有相同的操纵稳定性？ 10. 试用有关计算公式说明汽车质心位置对主要描述和评价汽车操纵稳定性、稳态响应指标 的影响。 11. 为什么有些小轿车后轮也没有设计有安装前束角和外倾角？ 12. 转向盘力特性与哪些因素有关，试分析之。 13. 地面作用于轮胎的切向反力是如何控制转向特性的？ 14. 汽车的三种稳态转向特性是什么？我们希望汽车一般具有什么性质的转向特性？为什 么？有几种型式可以判定或表征汽车的稳态转向特性？具体说明。 15. 画出弹性轮胎侧偏角和回正力矩特性曲线，分析其变化规律的原因。 16. 轮胎产生侧偏的条件是什么？侧偏的结果又是什么？试分析侧倾时垂直载荷在左、右车 轮上重新分配对汽车操纵稳定性的稳态响应有什么影响？ 17. 试述外倾角对车轮侧偏特性的影响。 18. 汽车表征稳态响应的参数有哪几个？分别加以说明。 19. 汽车重心位置变化对汽车稳态特性有何影响？ 20. 用何参数来评价汽车前轮角阶跃输入下的瞬态特性？试加以说明。 21. 车厢侧倾力矩由哪几种力矩构成？写出各力矩计算公式。 22. 试述等效单横臂悬架的概念。 23. 什么是线刚度？如何计算单横臂独立悬架的线刚度？ 24. 试述汽车瞬态响应的稳定条件。 25. 转向时汽车左右轮的垂直载荷变化对车轮侧偏特性有何影响？ 26. 汽车在前轴增加一横向稳定杆后不足转向量有何变化？为什么？ 27. 非独立悬架汽车车厢侧倾力矩由哪两种力矩组成？写出其计算公式。
汽车操纵稳定性范文
汽车操纵稳定性 一、汽车操纵稳定性 1.汽车行驶的纵向稳定性 汽车在纵向坡道上行驶，例如等速上坡，随着道路坡度增大，前轮的地面法向反作用 力不断减小。当道路坡度大到一定程度时， 前轮的地面法向反作用力为零。在这样的坡 度下，汽车将失去操纵性，并可能产生纵向 翻倒。汽车上坡时，坡度阻力随坡度的增大 而增加，在坡度大到一定程度时，为克服坡 度阻力所需的驱动力超过附着力时，驱动轮 将滑转。这两种情况均使汽车的行驶稳定性 遭到破坏。 2.汽车横向稳定性 汽车横向稳定性的丧失，表现为汽车的侧 翻或横向滑移。由于侧向力作用而发生的横向稳 定性破坏的可能性较多，也较危险。 图5.2所示汽车在横向坡路上作等速弯道行驶时 的受力图。随着行驶车速的提高，在离心力cF 作用下，汽车可能以左侧车轮为支点向外侧翻。 当右侧车轮法向反力时，开始侧翻。 3.轮胎的侧偏特性 轮胎的侧偏特性是研究汽车操纵稳定性理论的出发点。 3.1 轮胎的坐标系与术语 图5.3示出车轮的坐标系，其中车轮前进方向为x轴的正方向，向下为z轴的正方向，在x轴的正方向的右侧为y轴的正方向。
（1）车轮平面垂直于车轮旋转轴 线的轮胎中分平面。 （2）车轮中心车轮旋转轴线与车 轮平面的交点。 （3）轮胎接地中心车轮旋转轴线 在地平面（xOy平面）上的投影（y轴），与 车轮平面的交点，也就是坐标原点。 （4）翻转力矩xT 地面作用于轮胎 上的力，绕x轴的力矩。图示方向为正。（5）滚动阻力矩yT 地面作用于轮胎上的力，绕y轴的力矩。图示方向为正。（6）回正力矩zT 地面作用于轮胎上的力，绕z轴的力矩。图示方向为正。（7）侧偏角轮胎接地中心位移方向（车轮行驶方向）与x轴的夹角。图示方向为正。（8）外倾角xOz平面与车轮平面的夹角。图示方向为正。 3.2 轮胎的侧偏现象 如果车轮是刚性的，在车轮中心垂直于车 轮平面的方向上作用有侧向力yF。当侧向力yF不 超过车轮与地面的附着极限时，车轮与地面没有滑 动，车轮仍沿着其本身行驶的方向行驶；当侧向力 yF达到车轮与地面间附着极限时，车轮与地面产 生横向滑动，若滑动速度为Δu，车轮便沿某一合 成速度u′方向行驶，偏离了原行驶方向，如图5.4 所示。 当车轮有侧向弹性时，即使yF没有达到附着极限，车轮行驶方向也将偏离车轮平面的方向，这就是轮胎的侧偏现象。下面讨论具有侧向 弹性车轮，在垂直载荷为W的条件下，受到侧向力yF 作用后的两种情况：（1）车轮静止不动时由于 车轮有侧向弹性，轮胎发生侧向变形，轮胎与地面接触 印迹长轴线aa与车轮平面cc不重合，错开Δh，但aa 仍平行于cc，如图5.5a所示。（2）车轮滚动时接 触印迹的长轴线aa，不只是和车轮平面错开一定距离， 而且不再与车轮平面cc平行。图5.5b示出车轮的滚动