基于优尼科nj1020汽车操纵稳定性及其控制方法的研究

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1、基于优尼科NJl020汽车操纵稳定性及其控制方法的研究1．1引言第一章前言现代汽车速度越来越高，因此对汽车操纵稳定性提出的规格也随之提高。汽车操纵稳定性的定义是指驾驶员状态良好时，汽车能通过转向系及转向车轮按照驾驶员意愿行驶，同时汽车要能抵抗外界干扰，保持行驶稳定‘11。操纵稳定性既影响到操纵方便性，并且也是汽车行使安全的一个重要方面‘21。汽车操纵稳定性的研究一般利用仿真分析和试验方法【31。仿真分析是先在电脑上建立模型，然后编入各种驾驶者的操纵信号，计算出汽车的响应，从而对整车的操纵稳定性进行研究【41。仿真分析它具有很多优点，例如需要进行的时间相

2、对比较短，可以在计算机上多次仿真分析，同时对各种优化路线迅速分析出结果，另外，可进行一般情况下难以试验的情况进行仿真，所以，仿真这种方法日益受到重视15。91。在计算机未广泛使用以前，汽车设计时的操纵稳定性的判断主要需要实车试验来进行，有许多的不利方面，例如研发周期长，需要的经费多，实车试验时还有许多安全问题【lo】。但利用ADAMS软件中Car模块，我们可以进行的仿真有包含发动机、车身、转向机构、传动系、悬架和轮胎等等在内的整车模型，可以在计算机上仿真汽车的运行情况，然后分析汽车的各项性能。仿真可以在不同情况的道路(例如湿滑路面、冰雪路面、混凝土路面

3、等等)时使其汽车模型完成试验预定道路的各种汽车操纵稳定性试验分析，而且可以更准确地预测整车操纵稳定性、汽车运行平顺性、安全性等等，实现并行设计，减少研发时间115-191。1．2操纵稳定性研究状况汽车动力学的发展由开环到闭环，由试验研究到理论与试验结合研究，由简单的线性模型到非线性多体系统模型进步【20】，整车模型的自由度也越来越多，由稳态响应广西大掌硕士掌位论文基于优^翻斗NJl020汽车操纵稳定性及其控制方法的研究到瞬态响应，由局部结构到整车的研究，关系到汽车系统的各个子系统[21-25l。随着图形学技术、计算机及计算方法的快速发展，在机械系统仿真

4、方面，国外开发了很多基于多体系统动力学理论的仿真分析软件。这些软件中，由美国机械动力公司研发的ADAMS软件使用最广泛，该软件利用虚拟样机技术，将非线性分析求解、大位移与简练的用户界面相结合，且ADAMS预留了与其他许多软件的接口。ADAMS是当前应用效果较好，使用非常广泛的一个软件，在工程机械、汽车、航空、机器人等方面都有广泛应用1211。怎么样才能提高汽车固有的操作稳定性，以前一直只限于改进轮胎、悬架、转向和传动系被动地改进的方法。20世纪80年代以后，随着支持控制系统的计算机与传感器、执行机构的加速发展，很多汽车公司陆续都开发、制造了多种显著改善

5、操纵稳定性的电子控制系统。不断开发出性能更优良、价格更低廉的电子控制系统，已是当前提高操纵稳定性的一条重要途径。例如，EMCD、左右轮驱动力分配系统、TSC、4WS、ABS、前后轴转矩分配系统、前后轴制动力分配系统、ESP、主动悬架中的前后侧倾角刚度分配系统等等。1．3研究目的本课题是以南京跃进汽车集团生产的优尼柯NJl020汽车为研究对象。该车是从意大利菲亚特引进的一款轿车，为适应国内的需求应用特点，经过一系列的改装，定位是客货两用旅行车，已经批量生产，该车的许多方面性能指标良好，具有很好的市场前景，但该车的操纵稳定性性能尚有不足之处，需要改进。为此

6、，决定以该车为一个原型车对车进行操纵稳定性改进。1．4主要研究内容本课题主要的研究内容包括：(1)利用ADAMS软件分别建立优尼科NJl020汽车六个独立的子系统：前后轮胎系统、转向系统、前、后悬架系统、发动机系统和车身系统等等；(2)把优尼科NJl020汽车的六个子系统组装成整车，这个部分，各个子系统之2基于优尼科NJ1020汽车操纵稳定性及其控制方法的研究间的定位、连接关系及信号数据传输设置是关键；(3)在Car模块的虚拟环境中对所建立的优尼科整车虚拟样车进行操纵稳定性仿真，与此同时，进行实车试验，验证优尼科模型的正确性；(4)利用根轨迹法分析结构

7、参数对操纵稳定性的影响，然后优化优尼科汽车的结构参数；(5)利用Simulink模块建立ESP控制模型，然后再对优尼科汽车进行操纵稳定性仿真，分析该控制方法是否有效1．5汽车操纵稳定性的评价方法1．5．1评价方法之一：开环方法、闭环方法开环方法是把汽车本身看作一个控制系统，按照对控制系统稳定性，稳定品质和瞬态响应特性的一般要求，对汽车的动态特性和操纵稳定性进行研究和评价，这种方法完全取决于汽车的结构参数，是汽车本身固有的特性‘211。如图1．1所示。图1．1汽车开环系统方框图Fig1-1vehicleopensystempanechart汽车性能是通过

8、驾驶者的驾驶来实现。在汽车行驶时，驾驶者根据当时的情况操纵方向盘、油门和刹车等让汽车按自己的意