汽車操縱穩(wěn)定性的案例
基于ADAMSCar的汽車操縱穩(wěn)定性仿真分析
? 摘要:利用ADAMS/ Car 軟件建立了某轎車的
操縱動力學多體仿真模型,在考慮了懸架系統(tǒng)、轉向
系統(tǒng)和輪胎等影響的情況下,分析了汽車在轉向盤
轉角階躍輸入及轉向盤轉角脈沖輸入時的轉向特
性。通過對不同車速、不同載荷下的仿真計算,得出
汽車轉向特性在這些條件下的不同表現(xiàn),揭示了汽
車轉向特性與車速、載荷和輪胎的內(nèi)在關系,為汽車
操縱穩(wěn)定性分析提供了參考。
關鍵詞:ADAMS/ Car ; 縱穩(wěn)定性;仿真系統(tǒng)
基于ADAMSCar的汽車操縱穩(wěn)定性仿真分析.pdf
展開 ADAMS整車操縱穩(wěn)定性
整車操縱穩(wěn)定性分為兩個方面：
操控性——指的是汽車能夠確切的響應駕駛員轉向指令的能力
穩(wěn)定性——指的是汽車受到外界擾動后恢復原來運動狀態(tài)的能力
整車操縱穩(wěn)定性分析前，我們需要了解：
汽車操縱穩(wěn)定性試驗方法（GB/T 6323-2014）
該國標規(guī)定了試驗方法，整車狀態(tài)，仿真時參考國標規(guī)定的方法進行仿真，以便后續(xù)進行評價。
汽車操縱穩(wěn)定性指標限值與評價方法（QC/T 480-1999）
該行標規(guī)定了基本的操縱穩(wěn)定性評價指標，相對而言指標較為寬松。
上述兩點可查閱相關的國標和行標。
整車操縱穩(wěn)定性試驗項目：
蛇形試驗，仿真結果如下圖所示，僅供參考。
轉向瞬態(tài)響應試驗（轉向盤轉角階躍輸入和轉向盤轉角脈沖輸入）
轉向回正性能試驗
轉向輕便性試驗，仿真結果如下圖所示，僅供參考。
5. 穩(wěn)態(tài)回轉試驗，仿真結果如下圖所示，僅供參考。
6. 轉向盤中心區(qū)操縱穩(wěn)定性試驗
展開 設計仿真 | Adams Car 系列講座三：車輛操縱穩(wěn)定性分析
汽車主動安全性是構筑行駛安全的第一道防線，而汽車的操縱穩(wěn)定性是汽車主動安全性的重要評價指標，如何保證汽車操縱穩(wěn)定性從而提升安全性一直是行業(yè)需要研究且不斷突破的問題。
Adams car作為專業(yè)的車輛設計分析軟件，是如何對汽車操縱穩(wěn)定性進行研究分析的呢？本期海克斯康直播講堂請到了Adams技術專家趙叢琳講師為大家?guī)鞟dams Car系列講座三：車輛操縱穩(wěn)定性分析，從整車操縱穩(wěn)定性分析的目的與評價指標到整車操縱穩(wěn)定性分析演示，帶您深入了解Adams car的強大功能應用，趕快報名吧！
展開 操縱穩(wěn)定性性能分析 ￥5
1 任務來源
2 分析目的
3 模型建立
3.1 整車模型的簡化
3.2 各子系統(tǒng)的簡化
4 前懸架輪跳仿真
5 操縱穩(wěn)定性分析
5.1 操縱穩(wěn)定性的目的與意義
5.2 轉向盤角階躍仿真試驗
5.3 穩(wěn)態(tài)回轉的評價
5.4 轉向盤角脈沖輸入試驗評價
5.5 轉向輕便性實驗
5.6 轉向回正性
5.7 蛇形實驗
6 結論
根據(jù) QQ 車型協(xié)議書及相關輸出要求，需要對 QQ 車操縱穩(wěn)定性能進行運動學仿真分析。
2 分析目的
汽車操縱穩(wěn)定性是汽車的重要性能之一，通過 ADAMS 軟件進行仿真分析，依據(jù)國家標準對 QQ 車的操控性能進行評分，從而對 QQ 整車的操控性能進行合理的評價，為設計部門提供參考。
3 模型建立
3.1 整車模型的簡化
汽車是一個極其復雜的多體系統(tǒng)，要將每個零部件納入到仿真模型中進行計算是不必要的，同時也是對計算資源的一種浪費，仿真技術一直以來只是考慮所關心的部分，對不關心的部分或對整個仿真過程影響很小的部分，一般是忽略，車輛的動力學仿真模型也同樣沿用了這種思路。在 ADAMS 的動力學模型中，對無相對運動關系的兩個部件處理為一個部件，ADAMS 是一個多剛體動力學分析軟件，其將變形對分析結果影響不太重要的部件一律按剛體處理，剛體計算只考慮質量特性與連接關系，剛體的形狀對分析無影響。
1. 除輪胎，阻尼元件，彈性元件外，其余部件全部采用剛體，為操縱穩(wěn)定性及平順性分析所建立的動力學分析模型主要是考慮底盤各個系統(tǒng)之間的運動關系，對車身簡化為一剛性球體。板簧與橫向穩(wěn)定桿等彈性元件采用柔性體處理。
2. 發(fā)動機采用 ADAMS 自帶的發(fā)動機模塊，動力傳動系統(tǒng)考慮的是半軸之后的部分。
3. 底盤與車身或車架連接部分全部采用襯套連接。
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某車型操縱穩(wěn)定性性能分析報告 ￥3
1 任務來源
2 分析目的
3 模型建立
3.1 整車模型的簡化
3.2 各子系統(tǒng)的簡化
4 前懸架輪跳仿真
5 操縱穩(wěn)定性分析
5.1 操縱穩(wěn)定性的目的與意義
5.2 轉向盤角階躍仿真試驗
5.3 穩(wěn)態(tài)回轉的評價
5.4 轉向盤角脈沖輸入試驗評價
5.5 轉向輕便性實驗
5.6 轉向回正性
5.7 蛇形實驗
6 結論
根據(jù) QQ 車型協(xié)議書及相關輸出要求，需要對 QQ 車操縱穩(wěn)定性能進行運動學仿真分析。
2 分析目的
汽車操縱穩(wěn)定性是汽車的重要性能之一，通過 ADAMS 軟件進行仿真分析，依據(jù)國家標準對 QQ 車的操控性能進行評分，從而對 QQ 整車的操控性能進行合理的評價，為設計部門提供參考。
3 模型建立
3.1 整車模型的簡化
汽車是一個極其復雜的多體系統(tǒng)，要將每個零部件納入到仿真模型中進行計算是不必要的，同時也是對計算資源的一種浪費，仿真技術一直以來只是考慮所關心的部分，對不關心的部分或對整個仿真過程影響很小的部分，一般是忽略，車輛的動力學仿真模型也同樣沿用了這種思路。在 ADAMS 的動力學模型中，對無相對運動關系的兩個部件處理為一個部件，ADAMS 是一個多剛體動力學分析軟件，其將變形對分析結果影響不太重要的部件一律按剛體處理，剛體計算只考慮質量特性與連接關系，剛體的形狀對分析無影響。
1. 除輪胎，阻尼元件，彈性元件外，其余部件全部采用剛體，為操縱穩(wěn)定性及平順性分析所建立的動力學分析模型主要是考慮底盤各個系統(tǒng)之間的運動關系，對車身簡化為一剛性球體。板簧與橫向穩(wěn)定桿等彈性元件采用柔性體處理。
2. 發(fā)動機采用 ADAMS 自帶的發(fā)動機模塊，動力傳動系統(tǒng)考慮的是半軸之后的部分。
3. 底盤與車身或車架連接部分全部采用襯套連接。
展開 資源共享---于ADAMS軟件的多功能車操縱穩(wěn)定性仿真研究
汽車的操縱穩(wěn)定性不僅影響到汽車駕駛的操縱方便程度, 而且是決定高速汽車安全行駛的一個主要
性能。文章利用ADAM S 軟件建立了某多功能車(M PV ) 的整車多體動力學模型, 在不同的環(huán)境模式下對表征
車輛操縱穩(wěn)定性能的時域響應與頻率響應特性進行了大量的計算和仿真, 為改進、優(yōu)化產(chǎn)品提供了重要的參
考數(shù)據(jù)。
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『分享』虛擬試驗技術的一些論文。
基于ADAMS、WTK的汽車操縱穩(wěn)定性虛擬試驗系統(tǒng)的研制.pdf
!!!基于ADAMS的汽車操縱穩(wěn)定性虛擬試驗演示系統(tǒng)開發(fā).pdf
!!!基于ADAMS和Vega的地面機動武器仿真系統(tǒng)的研究.pdf
!!!汽車操縱穩(wěn)定性的虛擬試驗技術.pdf
車輛平順性的虛擬現(xiàn)實仿真技術.pdf
基于桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)車輛運動仿真的立體視覺實現(xiàn).pdf
汽車操縱穩(wěn)定性試驗虛擬儀器設計.pdf
汽車平順性的虛擬試驗研究.pdf
基于加載平臺的起落架載荷地面校準技術研究.pdf
汽車行業(yè)著名專家——郭孔輝
1956年畢業(yè)于吉林工業(yè)大學汽車拖拉機專業(yè)。現(xiàn)任吉林大學汽車學院院長 、汽車動態(tài)模擬國家重點實驗室主任。國務院學科評議組成員，中國科學
技術協(xié)會常委、中國汽車工業(yè)協(xié)會副理事長，中國汽車工程學會常務理事兼技術工作委員會 主任、吉林省暨長春市汽車工程學會副理事長，吉林省專家協(xié)會會長，吉林省暨長 春市科協(xié)副主席，中國汽車工程學會操縱穩(wěn)定性專業(yè)委員會主任，中國汽車標準 化技術委員會車輛動力學分技術委員會主任委員。曾任美國密執(zhí)安大學運輸研究所 客座研究員、國際太平洋汽車工程第五屆學術會議技術委員會主席、國際汽車工程 師聯(lián)合會學術會議技術委員會主席、吉林工業(yè)大學副校長。
郭孔輝是我國汽車行業(yè)著名專家，在國內(nèi)外同行中享有很高的聲望，在汽車系統(tǒng)動力學及其相關領域，造詣精深。在輪胎力學、汽車動力學以及人—車閉環(huán)操縱 動力學等方面的研究成果均達到世界先進水平。是我國最早把近代系統(tǒng)力學與隨機 振動理論引入汽車科學研究的學者。在汽車振動與載荷方面系統(tǒng)的具有開創(chuàng)性的著 述在國內(nèi)外都有重要的影響。也是我國汽車操縱穩(wěn)定性、平順性、制動與驅動穩(wěn)定 性以及輪胎力學等學術領域的主要開拓者和學術帶頭人。四十年來他一直不間斷地 進行著汽車科學技術的系統(tǒng)研究工作，取得了巨大的成就。曾經(jīng)主持了多種新型汽 車的開發(fā)與多項行業(yè)重大課題的研究，取得了大量具有國際先進水平的研究成果， 獲國家及部級科技進步獎7項，在國內(nèi)外發(fā)表論文150余篇，出版兩部專著，同時為 我國汽車工業(yè)培養(yǎng)了大批高層次科技人才。
主要成就和貢獻有：
一、我國汽車操縱穩(wěn)定性(含制動與驅動穩(wěn)定性)、平順性科技領域的主要開拓者和 學術帶頭人。
展開 汽車電動助力轉向系統(tǒng)研究
汽車電動助力轉向系統(tǒng)研究
作者：張家港科技局 轉貼自：張家港科技信息網(wǎng)
成果簡介：
當前，隨著汽車行駛速度的提高，人們對其操縱性、舒適性、安全性等各項性能的要求也越來越高，以改善汽車操縱穩(wěn)定性、安全性為主要目的，以汽車轉向為主要研究目標的橫向運動控制正成為一項重要研究內(nèi)容。
對轉向系統(tǒng)的要求，主要可概括為轉向的靈敏性和操縱的輕便性，而這兩個要求是相互矛盾的。傳統(tǒng)的液壓助力轉向方式在選定參數(shù)，完成設計后，助力轉向系統(tǒng)的性能就確定了，不能再對其進行調節(jié)與控制。因此傳統(tǒng)液壓助力轉向系統(tǒng)協(xié)調轉向力與路感的關系較困難。
為克服這一缺點，日本、美國等近年來開發(fā)出了電動助力轉向系統(tǒng)(EPS)，以取代傳統(tǒng)的液壓動力轉向系統(tǒng)，并已應用在某些轎車上。EPS由電機提供助力，助力大小由電控單元(ECU)實時調節(jié)與控制，故為助力特性的設置提供了較高的自由度，改善了汽車的操縱穩(wěn)定性。
主要優(yōu)點
反應靈敏、迅速，轉向平穩(wěn)、精確，路感良好；質量更輕、結構更緊湊，調整和檢測方便，不存在漏油問題；能減少發(fā)動機的燃油消耗；具有良好的低溫工作性能；轉向操縱力特性能滿足不同對象的需要,只需更換軟件即可自由地設計轉向操縱力特性；能在各種行駛工況下提供最佳助力，減小由路面不平所引起的對轉向系的擾動，改善汽車的轉向特性，減輕汽車低速行駛時的轉向操縱力，提高汽車高速行駛時的轉向穩(wěn)定性，進而提高汽車的主動安全性。
研究目標及內(nèi)容：
本電動助力轉向裝置裝車后，汽車轉向系的性能應滿足國家頒布的“汽車操縱穩(wěn)定性標準”和其它行業(yè)有關標準的要求。
展開 汽車懸架知識專題（8）：汽車性能對懸架的要求
懸架的側傾角剛度及前后匹配是影響汽車操縱穩(wěn)定性的重要參數(shù)。當汽車受側向力作用發(fā)生車身側傾，若側傾角過大，乘客會感到不安全，不舒適，如側傾角過小，車身受到橫向沖擊較大，乘客也會感到不適，司機路感不好。所以，整車側傾角剛度應滿足：當車身受到0.4g側向加速度時，其側傾角在2.5～4°范圍內(nèi)，汽車有一定不足轉向特性，前懸架側傾角剛度應大于后懸架側傾角剛度。一般前懸架側傾角剛度與后懸架側傾角剛度比應在1.4～2.6范圍內(nèi)，如前后懸架本身不能滿足上述要求，可在前后懸架中加裝橫向穩(wěn)定桿，提高汽車操縱穩(wěn)定性。
懸架設計對底盤性能的要求
懸架的側傾角剛度及前后匹配是影響汽車操縱穩(wěn)定性的重要參數(shù)。當汽車受側向力作用發(fā)生車身側傾，若側傾角過大，乘客會感到不安全，不舒適，如側傾角過小，車身受到橫向沖擊較大，乘客也會感到不適，司機路感不好。所以，整車側傾角剛度應滿足：當車身受到0.4g側向加速度時，其側傾角在2.5～4°范圍內(nèi)，汽車有一定不足轉向特性，前懸架側傾角剛度應大于后懸架側傾角剛度。一般前懸架側傾角剛度與后懸架側傾角剛度比應在1.4～2.6范圍內(nèi)，如前后懸架本身不能滿足上述要求，可在前后懸架中加裝橫向穩(wěn)定桿，提高汽車操縱穩(wěn)定性。
關于汽車動力學-空氣動力學清單
1、汽車空氣動力學的重要性: 汽車空氣動力學是研究空氣流經(jīng)汽車時的流動規(guī)律及空氣與汽車相互作用的一門科學。
作用在汽車上的空氣力有三種：空氣阻力、升力、側向力。作用在汽車上的力矩也有三種：縱傾力矩、側向力矩、橫擺力矩。這些力和力矩稱之為空氣動力六分力。
2、汽車空氣動力特性對汽車的影響主要有三個方面：
1）汽車動力性：：汽車的最高車速、加速時間、最大爬坡度；
2）汽車經(jīng)濟性：氣動阻力與總阻力的比、氣動阻力所耗功率、氣動阻力與燃料消耗量；
3）汽車操縱穩(wěn)定性：升力與縱傾力矩、側向力及橫擺力、側傾力矩。
3、關于風洞的一些知識：一臺新車設計好后，需進行風洞試驗。風洞試驗有模型風洞和實車風洞。最后還需進行道路試驗。
1）汽車風洞的分類與名稱
全尺寸風洞與模型風洞：為試驗真車的風洞叫全尺寸風洞。為試驗縮比模型或零部件的風洞叫模型風洞。
2）、空氣動力試驗風洞、全天候風洞與多用風洞：不能隨意調節(jié)試驗段氣流溫度、濕度的風洞稱為空氣動力試驗風洞；一般在這種風洞中主要進行不受氣流溫度影響的空氣動力測定。
3）可改變試驗段氣流溫度、濕度、陽光強弱和其它氣候條件的風洞稱為全天候風洞；
4）那種即用于測定空氣動力又用于測定氣候環(huán)境效果的風洞稱為多用風洞。
4、汽車風洞試驗主要研究的問題：1）研究汽車空氣動力特性：汽車的氣動阻力特性和操縱穩(wěn)定性；汽車上的力及力矩；2）通過汽車表面的壓力分布與流場性能分析，研究汽車各部位的流場；3）發(fā)動機冷卻氣流的進氣和排氣特性；4）駕駛室內(nèi)的通風、取暖及噪聲特性。
5、汽車行進時都受到哪些阻力：汽車行進時所受阻力大致可分為機械阻力和空氣阻力兩部分。隨著車速的提高，空氣阻力所占比例迅速提高。
展開 關于汽車動力學-空氣動力學清單
1、汽車空氣動力學的重要性: 汽車空氣動力學是研究空氣流經(jīng)汽車時的流動規(guī)律及空氣與汽車相互作用的一門科學。
作用在汽車上的空氣力有三種：空氣阻力、升力、側向力。作用在汽車上的力矩也有三種：縱傾力矩、側向力矩、橫擺力矩。這些力和力矩稱之為空氣動力六分力。
2、汽車空氣動力特性對汽車的影響主要有三個方面：
1）汽車動力性：：汽車的最高車速、加速時間、最大爬坡度；
2）汽車經(jīng)濟性：氣動阻力與總阻力的比、氣動阻力所耗功率、氣動阻力與燃料消耗量；
3）汽車操縱穩(wěn)定性：升力與縱傾力矩、側向力及橫擺力、側傾力矩。
3、關于風洞的一些知識：一臺新車設計好后，需進行風洞試驗。風洞試驗有模型風洞和實車風洞。最后還需進行道路試驗。
1）汽車風洞的分類與名稱
全尺寸風洞與模型風洞：為試驗真車的風洞叫全尺寸風洞。為試驗縮比模型或零部件的風洞叫模型風洞。
2）、空氣動力試驗風洞、全天候風洞與多用風洞：不能隨意調節(jié)試驗段氣流溫度、濕度的風洞稱為空氣動力試驗風洞；一般在這種風洞中主要進行不受氣流溫度影響的空氣動力測定。
3）可改變試驗段氣流溫度、濕度、陽光強弱和其它氣候條件的風洞稱為全天候風洞；
4）那種即用于測定空氣動力又用于測定氣候環(huán)境效果的風洞稱為多用風洞。
4、汽車風洞試驗主要研究的問題：1）研究汽車空氣動力特性：汽車的氣動阻力特性和操縱穩(wěn)定性；汽車上的力及力矩；2）通過汽車表面的壓力分布與流場性能分析，研究汽車各部位的流場；3）發(fā)動機冷卻氣流的進氣和排氣特性；4）駕駛室內(nèi)的通風、取暖及噪聲特性。
5、汽車行進時都受到哪些阻力：汽車行進時所受阻力大致可分為機械阻力和空氣阻力兩部分。隨著車速的提高，空氣阻力所占比例迅速提高。
展開 基于耗散性理論的汽車底盤集成非線性魯棒約束優(yōu)化控制
因此,相對于DYC控制,本文提出的集成控制器既可以提高汽車操縱穩(wěn)定性,又可以減小其對汽車乘坐舒適性的影響。
結論
(１)將汽車底盤集成控制模型建模誤差考慮成系統(tǒng)的加性不確定性,并且將汽車整車質量、汽車縱向速度等信息測量誤差考慮成系統(tǒng)的乘性不確定性,建立了包含車身側向和橫擺運動自由度的汽車底盤集成控制模型。
(２)基于耗散性理論和投影修正法設計了汽車主動前輪轉向子系統(tǒng)和直接橫擺力矩控制子系統(tǒng)集成非線性L２增益控制律,抑制系統(tǒng)加性不確定性和乘性不確定性對系統(tǒng)性能輸出的影響,并采用逐步二次規(guī)劃法來實現(xiàn)了所設計控制律輸出的校正橫擺力矩約束優(yōu)化分配。
(３)結合車輛動力學仿真軟件對所設計的汽車底盤集成非線性魯棒控制器的可行性和有效性進行仿真驗證。
結果表明:本文設計的汽車底盤集成非線性魯棒控制器對系統(tǒng)加性不確定性和乘性不確定性具有強魯棒性,既可以提高汽車操縱穩(wěn)。定性,又可以減小其對汽車乘坐舒適性的影響。后續(xù)將搭建硬件在環(huán)試驗平臺,進一步驗證所設計的汽車底盤集成非線性魯棒控制器的可行性和有效性。
展開 制動時汽車的方向穩(wěn)定性
如有側向力作用，后軸發(fā)生側滑的方向正好與慣性力FJ的方向一致，于是慣性力加劇后軸側滑；后軸側滑又加劇慣性力FJ，汽車將急劇轉動。因此，后軸側滑是一種不穩(wěn)定、危險工況。
因此為了保證汽車制動時的方向穩(wěn)定性，首先不能出現(xiàn)只有后軸車輪抱死或后軸車輪比前軸車輪先抱死的情況，以防止危險的后軸側滑；其次盡量少出現(xiàn)只有前軸車輪抱死或前、后車輪都抱死的情況，以維持汽車的轉向能力。最理想的情況就是前、后車輪都處于滾動狀態(tài)而不抱死，這樣就可以確保制動時的方向穩(wěn)定性。目前汽車上普遍采用的防抱死制動系統(tǒng)（ABS）就基本上解決了制動時車輪的抱死問題
以上討論了評價汽車制動性的三項指標，即制動效能、制動效能的恒定性以及制動汽車的方向穩(wěn)定性，并分析了各種影響因素。
參考文獻
[1] 張文春 汽車理論 p105 圖5-11
[2] 張文春 汽車理論 p106 圖5-12
[3] 張文春 汽車理論 p106 圖5-13
[4] 張文春 汽車理論 p107 圖5-14
[5] 張文春 汽車理論 p107 圖5-15
[6] 張文春 汽車理論 p108 圖5-16
[7] 張文春 汽車理論 p109 圖5-17
結論：
（1）一般稱汽車在制動過程中維持直線行駛或按預定彎道行駛的能力為制動時汽車的方向穩(wěn)定性。
（2）制動跑偏是指制動時汽車自動向左或向右偏駛的現(xiàn)象。制動側滑是指制動時汽車的某一軸或兩軸發(fā)生橫向移動的現(xiàn)象。
（3）前輪失去轉向能力，是指彎道制動時汽車不再按原來的彎道行駛而沿彎道切線方向駛出；直線行駛制動時，雖然轉向盤但汽車仍按直線方向行駛的現(xiàn)象。
（4）造成跑偏的第二個原因是懸架導向桿系與轉向系拉桿發(fā)生運動干涉，且跑偏的方向不變。
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