基于Lyapunov稳定性理论的单轨迹车辆运动稳定性分析

针对单轨迹车辆在直线行驶时,受到外力干扰易发生倾覆失稳的问题,利用Lyapunov稳定性理论分析了影响其稳态运动稳定性的结构因素和动力学因素。以齐次坐标描述单轨迹车辆各部件的位置和姿态,建立了包括车身、轮胎、转向器等的9自由度非线性模型DOF9-BIKE。然后,运用Lyapunov稳定性理论计算得出单变量情况下,保证单轨迹车辆稳态运动稳定性的各因素取值范围。从计算结果可以看出,车速超过某一限值,足够的轮胎侧偏刚度是保证单轨迹车辆稳态运动稳定性的必要条件。对于具体的车辆,转向器阻尼、轮胎侧倾刚度、质心位置都应满足一定的取值范围,才能使车辆稳态运动稳定。