3-外文翻译-基于动力学仿真模型的汽车操纵稳定性研究
本科生毕业设计 (论文)
外 文 翻 译
原 文 标 题Vehicle stability enhancement – an adaptive
optimal approach to the distribution of
tyre forces
译 文 标 题 汽车稳定性改善— 一种轮胎力自适应优化分布
方法
译文标题 汽车稳定性改善— 一种轮胎力自适应优化分布方法
原文标题
Vehicle stability enhancement—an adaptive optimal approach to the
distribution of tyre forces
作 者 Roshanbin 译 名罗珊鬓 国 籍
原文出处 Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, 2010, Vol.224
摘要：在本论文，基于集成车辆控制概念的车辆稳定性改善被提出了。一种新的
刹车和轮胎侧向力的分布自适应优化方法被采用。被考虑的控制输入是每个车轮
的单个车轮的转向和刹车。因为一组满足控制目标的独立的轮胎力不容易进行试
验,受到两个平等和四个不等式约束的自适应优化问题已经有了一个最优的解决
方案。适当的适应机制被建议用来减少直接偏航力矩控制的负面影响,如机车总速
度中的不良减少。提出了车辆稳定性增强系统的有效性,尤其通过数字模拟来展示
线上平衡轮胎力的最佳形式和无适应机制。综合汽车非线性动力学模型被用于模
拟目标。结果表明,该控制系统能有效地利用轮胎的摩擦力和显著提高车辆的稳定
性和处理性能。
关键词：车辆动力学稳定性、底盘集成控制、自适应最佳分布，轮胎力
1 介绍
自 1990 年代以来车辆动态控制系统一直是热门研究和提高车辆的稳定性和处理
特性的发展重点。这些系统的目的是在紧急状况下有效控制车辆。在这方面,通常,
两种技术经常被用来影响车辆的行为。这就是主动转向控制(ASC)和直接偏航力矩
控制(DYC)。
在 ASC 技术中，适当的车轮侧滑力被分配给每个轮胎来生成所需的转弯力[1]。
最近,由于出现了新主题：线控转向系统，ASC 研究日趋进步。这个系统在轿车方
向盘和车轮之间增加典型的机械联动装置与电线[2]。
第二种方法是基于独自控制车轮的驱动和制动力,以生成一个偏航力矩。换句话
说,DYC 系统通过产生对左右轮胎[3-4]的细微纵向力来直接控制偏航力矩。每个控
制技术都有使其在一些特殊情况下无效的局限性。
对轮胎特性的研究表明,甚至外侧力接近饱和是，纵向力也通常不会达到其饱和
状态,。因此,DYC 不仅是有在线性轮胎摩擦圆的范围内有效,在非线性范围内也有
效,而ASC 系统当轮胎外侧力接近饱和时(5、6)则变得不那么有效。此外,所有轮胎
摩擦圆范围内使用 DYC 可能导致令人不舒服的驾驶条件,如在非紧急条件下车辆的
总速度的良性改变。DYC 所有的一个更大的问题是在不转动车轮情况下实现有限的
1
偏航控制。
因为各种车辆动力学的遥相关的强耦合,当独立系统被用来控制车辆动力学的
一个特定的功能时,它能对其他特性产生不良影响且因此可以湮灭总控制目标。所
以,为了实现车辆控制每个子系统的最大潜力,一个集成的车辆动态控制方案是极
其重要的。以最优的方式分配每个子系统的部分,同时,利用所有子系统的最大容
量,有效的轮胎力分布方法是很有用处的。在这方面,在所有驾驶情况下，综合控
制的策略与最优分布的满足控制目标的轮胎力具有重要意义。虽然不同的控制策
略目的都是为了使车辆运动稳定性增加,但对它们之间的优缺点没有明确的答复。
此外,还有一个需要更多的关于优化轮胎的使用力的重要的工作,在这方面的工作
完成的不多[7 - 9]。
在本文中,基于集成车辆控制对车辆稳定性改善进行研究。提出了对刹车和轮胎
侧向力分布自适应最优方法(AODF)进行研究的新方法。在这方面,利用滑模控制技
术使车辆从司机转向角按照预期轨迹行驶。控制器采用偏航率和侧偏角作为输入
来计算所需的总偏航力矩和用来指导一个简化的两个自由度(2 自由度)车辆(称为
自行车模型)侧力。为了分配总偏航力矩和轮胎之间的侧向力，一个自适应最优方
法产生了。为了这个目标,两方面的成本函数被发展。这项研究的另一个贡献是适
应成本函数的加权系数,以便ASC 和 DYC 子系统以一个最佳的方式集成。通过这种
方式,子系统的贡献在于对于集成的车辆动态控制方案根据摩擦圆的概念（这是
一个轮胎的固有饱和度特性力的结果）进行调整。为了提高轮胎力的最优分布
(ODF)机制的实践部分,在本文中，只有在车辆的车轮的制动力矩是可能情况下考
虑。只考虑制动力矩产生的不等式约束优化问题只会使其更加困难。应用 Kuhn-
Tucker 系统,分析优化问题已经解决。后通过对 9自由度非线性车辆模型应用有目的的
综合控制方案,以MATLAB 和Simulink 的仿真演示形式证明控制系统的有效性。
2 9 自由度非线性车辆模型
用于车辆行为模拟的非线性模型是两个系统。在图1 中,ms 和mus 表示的质量中
心和簧下质量。移动坐标系(x,y,z)附加到非簧载质量的重心,从簧上质量的位置
是由(x¯位置,y¯位置,z¯位置)。9 自由度模型包括:在x和y方向纵向和横向运动
的实体;车身倾斜,最高点,和相对于 x,y,和 z 轴偏航运动,四个轮子的旋转运动。
以下是假定：
1.横滚和俯仰轴的位置的变化可以忽略不计。这些轴平行于道路平面。
2.车辆的垂直位移小到可以被忽略。
3.不考虑空气动力学的力量。
因此车辆动力学方程给出为：
2
摘要：
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本科生毕业设计(论文)外文翻译原文标题Vehiclestabilityenhancement–anadaptiveoptimalapproachtothedistributionoftyreforces译文标题汽车稳定性改善—一种轮胎力自适应优化分布方法译文标题汽车稳定性改善—一种轮胎力自适应优化分布方法原文标题Vehiclestabilityenhancement—anadaptiveoptimalapproachtothedistributionoftyreforces作者Roshanbin译名罗珊鬓国籍原文出处ProceedingsoftheInstitutionofMechanical...
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