汽车轮胎滚动阻力研究综述

汽车轮胎稳态滚动阻力作为轮胎力学特性之一,对汽车的动力性、燃油经济性、制动性、操纵稳定性以及轮胎使用寿命等具有重要影响。阐述了轮胎滚动阻力产生机理,总结了轮胎滚动阻力的试验测量、数值仿真和理论计算方法;分析了车轮结构参数及材料属性对轮胎滚动阻力的影响;指出了汽车轮胎滚动阻力研究的技术挑战及发展趋势,可为轮胎滚动阻力的研究提供一定的参考。

基于TD3-PER的氢燃料电池混合动力汽车能量管理策略研究

为优化氢燃料电池混合动力汽车的燃料经济性及辅助动力电池性能,提出了一种基于优先经验采样的双延迟深度确定性策略梯度(TD3-PER)能量管理策略。采用双延迟深度确定性策略梯度(TD3)算法,在防止训练过优估计的同时实现了更精准的连续控制;同时结合优先经验采样(PER)算法,在获得更好优化性能的基础上加速了策略的训练。仿真结果表明:相较于深度确定性策略梯度(DDPG)算法,所提出的TD3-PER能量管理策略的百公里氢耗量降低了7.56%,平均功率波动降低了6.49%。

机械弹性电动轮驱动车辆横摆稳定性协调控制

针对匹配机械弹性电动轮(MEEW)车辆的横摆稳定性控制问题,提出一种基于主动前轮转向(AFS)与直接横摆力矩控制(DYC)的稳定性协调控制策略。为修正车辆行驶过程中的前轮转角输入,设计了基于微分平坦与RBF神经网络的AFS控制器,从而提高车辆的转向能力。针对AFS控制器在极限工况下易失效的缺陷,引入基于线性二次型调节器(LQR)的直接横摆力矩控制算法,并依照轴荷比分配四轮力矩。最后,依据机械弹性电动轮的质心侧偏角-质心侧偏角速度相平面图划分稳定域,实现AFS与DYC的协调控制。通过Matlab/Simulink和Carsim进行联合仿真,结果表明:所提出的AFS控制算法在高速高附着工况下有良好的稳定控制性能,但在高速、低附着极限工况下控制效果受到影响。而AFS/DYC协调控制策略效果较好,跟踪精度优于单一控制器,质心侧偏角和横摆角速度的最大跟踪误差仅为3.03°和1.82(°)/s,可保证汽车在极限工况下转向时的横摆稳定性。

主动悬架识别路面扰动反馈最优控制策略研究

针对现有主动悬架在应用最优控制时缺乏路面扰动识别内容的问题,提出一种识别路面扰动反馈的最优控制器。该控制器在传统系统状态反馈最优控制的基础上引入扰动反馈项,并通过粒子群算法优化加权系数,同时采用直线电机作为作动器。考虑到路面不平度与系统状态响应获取存在先后顺序,采用开环带有外部输入的非线性自回归(Nonlinear Auto-regressive Model with Exogenous Inputs,NARX)神经网络预测与逆模型相结合的方法来识别路面不平度。神经网络离线训练在线识别,识别模块实时将结果传输给控制器。在整车模型上对控制策略进行仿真。结果表明,粒子群优化使平顺性指标显著改善;采用的路面识别方法可有效提高识别的精确性;与不识别扰动控制相比,本策略可有效降低悬架动挠度的恶化,并改善整体控制效果。

机械弹性车轮的滚动模态特性研究

轮胎是农用车辆行走系的重要部件,直接影响车辆各种使用性能的发挥。针对传统农用车轮胎在使用过程中易扎伤、易磨损等问题,设计了一种新型机械弹性车轮。利用有限元方法结合LMS模态试验,研究了各种因素对机械弹性车轮模态参数的影响机理和规律,计算了滚动状态下机械弹性车轮的模态参数,获得了转速对车轮模态参数的影响规律,从而得到了滚动状态下机械弹性车轮的模态特性。研究结果表明,机械弹性车轮在滚动状态下的模态特性可为其与农业车辆的匹配提供一定的指导。

基于拓扑优化的机械弹性车轮轻量化分析

为了减轻机械弹性车轮的质量,利用有限元分析软件Abaqus对其进行了轻量化研究.考虑到车轮一直承受的弯矩载荷和径向载荷工况,建立机械弹性车轮的有限元模型,并对其进行有限元仿真分析,由仿真结果提取单元节点的受力数据,确定轮毂和铰链组的载荷大小.利用加权后的变密度法对机械弹性车轮的轮毂和铰链组进行拓扑优化,优化后重建三维模型.结果表明优化后的轮毂、铰链A和铰链B的质量分别减少了15.1%、27.9%和22.6%.

基于3种类型驾驶员变安全距离防夹塞变道的车辆控制策略

为了预防他车突然夹塞变道斜插入自车与前车之间间隙的危险驾驶行为,提出了加速跟车的车辆控制策略.在跟车安全距离模型的基础上,考虑车头时距、停车间距等跟车特性,建立基于3种类型驾驶员的跟车安全距离模型和防夹塞安全距离模型.通过Sigmoid函数建立了基于变安全距离控制策略的车速控制器,检测到他车夹塞变道,选择防夹塞安全距离模型;无夹塞车辆时,选择跟车安全距离模型.利用MATLAB/Simulink和CarSim联合仿真平台进行了试验,结果表明基于3种类型驾驶员变安全距离防夹塞变道的车辆控制策略可行.

基于鲁棒反馈控制理论的路径跟踪控制器设计

为了提高智能车辆路径跟踪的精确性和鲁棒性,基于李雅普诺夫稳定性(Lyapunov Stability)理论设计了鲁棒反馈路径跟踪控制器,运用舒尔(Schur)补引理并求解线性矩阵不等式(LMI)得到控制系统的反馈矩阵。通过搭建CarSim/Simulink联合仿真平台将鲁棒反馈控制器与线性二次型调节器(LQR)进行对比分析,以不同的车速分别在不同附着系数的路面上进行仿真,验证所设计控制器的性能。仿真结果表明:在不同路面和车速工况下,相较于LQR控制器,基于李雅普诺夫稳定性理论的鲁棒反馈控制器具有更高的控制精度,同时具有更强的鲁棒性。

汽车操纵逆动力学的现状与发展

在回顾汽车操纵动力学发展历史的基础上,阐述了研究汽车操纵逆动力学的重要性,列举了三类汽车操纵动力学研究方法。描述了汽车操纵逆动力学的内涵,并给出了主要的研究方法和一些应用实例。最后,根据汽车操纵动力学发展史预测,汽车操纵逆动力学的发展有可能会导致汽车操纵动力学性能的显著提高,并解决现今流行的汽车操纵动力学中的“瓶颈”问题。

车用汽油发动机机械损失功率检测仿真研究

针对车用汽油发动机机械损失功率检测中实际情况与理想情况存在误差的问题,提出车用汽油发动机机械损失功率检测仿真研究。采用数据转换算法将车用汽油发动机不同传感器采集的数据转换为可用物理信号,根据物理信号构建车用汽油发动机示功图;结合最大压力值和热力损失角优化示功图上止点误差,再将示功图光滑处理并消除其中可疑数据;根据优化后示功图信息,完成车用汽油发动机机械损失功率检测。实验结果表明,所提方法能够有效降低机械损失功率检测偏差。

基于扩展卡尔曼粒子滤波算法的锂电池SOC估计

锂电池荷电状态用来描述电池剩余电量的多少,进而反映电动汽车的续驶里程,是电池管理系统中的核心参数。电池循环次数、瞬间大电流以及温度等因素都会使电池特性发生变化,使用扩展卡尔曼滤波算法对电池荷电状态进行估计,会有较大的误差甚至导致算法不收敛。为了有效地抑制发散以及噪声的影响,基于锂电池混合噪声模型,应用扩展卡尔曼粒子滤波算法对锂电池荷电状态和电流漂移噪声进行同步估计。最后根据充放电试验数据进行仿真分析,结果证明了该算法的优越性。

机械弹性车轮随机振动理论与数值分析

针对现有轮胎模型不再适用于机械弹性车轮的振动分析的问题,依据其结构特点和铰链组单向传力特性,提出弹性绳索简化模型,推导弹性绳索刚度表达式、总等效刚度表达式以及系统频响函数,建立完整的振动分析数学模型.基于弹性绳索数学模型,进行C级随机不平路面输入激励下的随机振动分析,得到轮毂中心时域位移响应和频域功率谱密度响应.有限元仿真试验结果表明：机械弹性车轮共振频率为19～21 Hz,验证了弹性绳索模型的正确性.

四轮转向汽车运动稳定性分析

研究了四轮转向汽车的运动稳定性 ,从系统与控制理论角度定量地揭示了四轮转向汽车运动稳定性的内在规律性 ,与前轮转向汽车进行了比较。数值结果得出一些有益结论 ,即四轮转向汽车也应具有适度的不足转向特性才能保证稳定性比较好 ,而且后轮转角的控制对汽车的运动稳定性是至关重要的。后轮转角的变化范围可以利用驾驶员—四轮转向汽车闭环系统的运动稳定性分析方法初步确定。

基于修正的轮胎刷子模型的轮胎纵向力分析

在轮胎结构简化的基础上,建立了修正的轮胎刷子模型,并推导了轮胎纵向力的表达式.分析轮胎与地面之间的接触情况,建立动摩擦椭圆与静摩擦椭圆,分别求解附着区纵向力和滑移区纵向力,并对两者的关系进行分析.根据轮胎胎面与胎肩刚度的不同,求解胎面纵向力和胎肩纵向力,同时考虑刚度对接地印迹长度的影响.当滑移率在0.0-0.2之间时,修正的轮胎刷子模型、魔术公式与实验所得纵向力的结果基本一致.文中方法有助于轮胎的优化设计.

非线性转子系统动态特性分析的模态──摄动方法

将模态迭加法和矩阵摄动法相结合，应用于非线性转子系统的动态特性分析。在初始步长时，用子空间迭代法求解固有频率和模态，此后的非线性模态谱用矩阵摄动法计算。对于有模态截断的情况，可以采用部分模态迭加法。在没有外载荷非线性的情况下，该方法避免了在数值分析中局部模态的重新计算。非线性转子系统的数值仿真表明：该方法是研究非线性系统动态特性的快速而有效的方法。

非充气车轮及其力学特性研究进展

介绍了轮胎安全技术的基本概念,对非充气车轮的基本内涵、结构组成以及主要分类作了详细阐述.列举了几种非充气车轮的代表产品,如Tweel车轮、蜂窝车轮以及机械弹性车轮等,并分析了非充气车轮的技术现状.从垂向力学特性、纵向力学特性、侧向力学特性、接地特性、振动特性以及力学特性影响因素等方面,综述了国内外非充气车轮力学特性的研究现状,并进一步分析了目前非充气车轮存在的主要优缺点.指出了在当前非充气车轮研究中应着重解决的技术问题,并对非充气车轮今后的发展趋势作了展望.

侧倾角对机械弹性车轮刚度及接地特性的影响

为提高车辆行驶的安全性,对一种新型非充气式机械弹性安全车轮在不同侧倾角工况下的刚度特性及接地特性进行了研究。在充分考虑0轮体层合结构基础上,基于有限元法建立了包含橡胶材料的不可压缩性、大变形及车轮与地面接触非线性等特征的机械弹性车轮三维有限元模型,并通过加载试验对模型进行了精度验证。将车轮刚度特性及侧倾接地特性的仿真和试验结果进行对比,分析了侧倾角对车轮垂向刚度、下沉量、接地印迹及压力分布等特征的影响。结果表明:车轮的垂向刚度随侧倾角的增大而减小;侧倾角的存在加剧了车轮胎肩部位的应力集中,使接地区域压力分布的均匀性变差。研究结果为分析机械弹性车轮侧倾特性、0轮胎面的不均匀磨损及其结构优化等提供了参考。

汽车由路面激发的演变随机响应预测

建立了垂向汽车动力学模型和道路虚拟输入模型。在精细时程积分法和虚拟激励法的基础上,提出了时不变线性汽车系统在演变随机激励下的响应的一个简便实用解法。并以简化汽车模型为例,考察了变速行驶时的平顺性问题,验证了该方法的有效性。

基于UKF算法的汽车状态估计

准确实时获取行驶过程中的状态信息是汽车动态控制系统研究的关键问题。将unscented卡尔曼滤波(UKF)算法应用到汽车的状态估计之中,建立了包含时不变统计特性噪声和非线性轮胎的汽车动力学模型,采用具有对称采样策略和比例修正的UKF算法对汽车估计了多个关键状态量。将UKF估计器与常见的EKF估计器进行了比较分析,基于ADAMS/Car的虚拟试验和实车试验验证了UKF在汽车状态估计中的可行性。

基于改进模糊层次分析法的汽车操纵稳定性主观综合评价

基于改进的模糊层次分析方法(fuzzy-AHP),对某款车型进行了主观评价试验。通过经验丰富的驾驶员对该车型指标层指标进行主观评分,并将其与已确定的权重系数相结合,得到操纵稳定性的总体性能评价结果。研究结果可以帮助汽车设计人员合理地控制汽车的结构参数,使之既适合于驾驶员驾驶又具有足够的主动安全性。