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《南京航空航天大学》 2007年
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汽车操纵逆动力学的建模与仿真

尹浩  
【摘要】: 针对汽车操纵逆动力学的研究现状,采用仿真分析和实车试验相结合的方法,对汽车操纵逆动力学进行了比较系统的研究。将计算智能方法、控制论中的逆系统理论以及虚拟样机技术应用于汽车操纵逆问题的研究中。在操纵逆问题研究基础上,进行基于逆问题求解的汽车操纵性能的优化,并根据优化方案,分析汽车运动稳定性。 主要的研究内容和成果有: 1.以识别汽车方向盘转角输入和方向盘转矩输入为操纵逆动力学研究的出发点。通过求解人—车—路闭环系统的状态空间表达式,利用径向基函数网络建立了汽车横摆角速度、侧向加速度与方向盘转角之间的映射关系。在汽车沿不同路径行驶时,以汽车横摆角速度、侧向加速度为输入,识别方向盘转角,结果表明,这种求逆的方法是可行的,并且具有精度高、运算速度快及抗干扰能力强等优点。 2.根据车辆的操纵稳定性能以及汽车的结构特点,利用ADAMS软件建立了包含悬架系统、转向系统以及轮胎等结构在内的整车模型;根据ADAMS闭环仿真控制原理,以汽车行驶道路轨迹为输入控制,识别方向盘转角,结果表明,这种方法是可行的,为汽车操纵逆动力学研究提供了可以信任的整车模型。 3.以二自由度汽车为研究对象,将控制论中的逆系统理论应用于操纵逆问题的研究。将汽车操纵逆问题转化为建立原系统的逆系统,并在该逆系统中求解输出,即归结为正问题的处理。在建立的逆系统中,以侧向加速度为输入,求解汽车方向盘转角,结果表明,该方法是有效的,且精度比较高,运算速度比较快。 4.将上述三种方法识别的方向盘转角进行对比分析,并通过实车试验数据验证。可以看出,三种方法识别的方向盘转角比较吻合,且数字仿真结果与实车试验数据具有较好的一致性,数字仿真能较好的反映实车试验。 5.运用计算智能方法,以实车实验为依据,进行汽车操纵逆动力学的研究,建立了基于试验数据的径向基函数网络。由横摆角速度、侧向加速度的试验数据,识别汽车方向盘转角,将识别结果与试验测得的方向盘转角相对比,对比结果验证了该方法的正确性,并且只要试验样本足够多且具有代表性,识别精度会越来越高。 6.给出了一种基于逆问题求解的闭环系统操纵性能优化的方法。由跟踪路径反求出方向盘转角及汽车的其它响应,进而计算闭环系统的操纵性能评价指标并进行优化。该方法是在不同汽车方案具有相同实际行驶路径的基础上对操纵性能进行分析并优化,从而得到的最优汽车方案在跟踪某一典型路径时具有最好的操纵性能。在此基础上,根据优化得到的汽车方案,在汽车转向运动力矩输入模型和转角输入模型基础上,对汽车在不同附着系数路面上的运动稳定性进行分析。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:U461.6

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【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【二级参考文献】
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【相似文献】
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6 梅奋永;基于虚拟样机技术的汽车操纵稳定性仿真研究[D];合肥工业大学;2005年
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10 韦树宝;基于虚拟样机技术的龙门起重机动力学仿真研究[D];武汉理工大学;2006年
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