汽车操纵稳定性研究的发展与展望

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1、2014年10月机械设计与制造工程0ct．2014第43卷第10期MachineDesignandManufacturingEngineeringVo1．43No．10DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2014．10．002汽车操纵稳定性研究的发展与展望汪伟，贝绍轶，赵又群，汪永志，张兰春，杨慧(1．江苏理工学院汽车与交通工程学院，江苏常州213001)(2．南京航空航天大学能源与动力学院，江苏南京210016)摘要：详细阐述了汽车操纵稳定性研究的发展历史。介绍了汽车操纵稳定性研究发展过程中诸如汽车数学

2、模型的建立、轮胎模型的建立、驾驶员模型的建立、评价指标的提出等问题的研究历史与现状，以及操纵逆动力学在操纵稳定性研究中的发展历史，综述了虚拟仿真在汽车操纵稳定性研究中的应用历史，最后提出了操纵稳定性研究要解决的一些问题。关键词：汽车操纵稳定性；开环／闭环系统；主客观评价；仿真中图分类号：U461．6文献标识码：A文章编号：2095—509X(2014)10—0006—07现如今，随着经济的发展和科技的进步，越来法和闭环系统法，以及近些年发展起来的操纵逆动越多的人拥有和使用汽车。与此同时，伴随着汽车力学法。操纵稳定性好坏的评价方

3、法又分为两类：保有量的逐年增加以及交通事故的频繁发生，汽车客观评价法和主观评价法。的使用性能受到越来越多的关注，汽车的行驶安全1．1研究方法性也受到前所未有的重视。作为汽车使用性能的1．1．1开环系统法一个重要方面，汽车操纵稳定性在影响汽车驾驶操所谓开环系统法，就是已知驾驶员操纵输入和纵轻便程度的同时，也成为汽车行驶安全的主要参汽车模型的情况下求得汽车运动状态响应，其研究考因素之一。因此，汽车操纵稳定性一直以来都是过程没有考虑驾驶员的反馈作用。汽车开环系世界各国专家学者们研究的主要课题之一。统示意图如图1所示。操纵稳定性研究主

4、要从以下3个方面进行¨J：一笪．a．通过试验对与汽车操纵稳定性相关的主要J．_J运动量进行测量，通过人一车闭环系统来研究汽车图1汽车开环系统的特性，并按照研究结果建立评价指标进行评价；在汽车操纵稳定性研究初期采用的基本上都b．通过研究驾驶员在汽车试验过程中的主观是开环方法。1925年，Broulheit在文章中首次提感觉，对汽车的性能进行主观评价；出侧偏和侧偏角的概念，为汽车高速稳定性的研究c．通过建立汽车动力学模型和人一车闭环系打下了基础。1931年，Becker等人通过研究轮胎统模型，运用仿真软件对汽车的操纵稳定性进行研特

5、性对汽车操纵稳定性的影响，促进了汽车稳定性究和客观评价。研究的发展4j。20世纪3O年代到6O年代末，许多学者利用线性控制理论，建立了各种自由度的汽1研究方法车数学模型。如1956年美国康奈尔航空实验室最早研究汽车操纵稳定性的学者是汽车工程Whitecomb等人建立了“二自由度线性汽车转向模师MauriceOlley，他对汽车操纵稳定性进行了定性型”和“三自由度线性汽车转向模型”；1965年Seg—分析。随后，其他一些专家学者也一直在进行el在前辈们研究成果的基础上又建立了“线性四着相关研究。自由度汽车转向模型”5J。学者们应

6、用这些数学汽车操纵稳定性的研究方法主要有开环系统模型对汽车的稳态转向特性和瞬态转向特性进行收稿日期：2014—08一l8基金项目：江苏省自然科学基金资助项目(BK2012586)；国家自然科学基金资助项目(51305175)作者简介：汪伟(1984一)，男，江西弋阳人，江苏理工学院讲师，博士，主要研究方向为车辆系统动力学。·6·2014年第10期汪伟：汽车操纵稳定性研究的发展与展望了系统的分析。在传统控制理论基础上的，它们存在着很大的局限但随着汽车操纵稳定性研究的进一步深入，人性，不能很好地模拟像驾驶员这样复杂的非线性时们发现

7、，采用开环系统法进行评价时经常会出现评变动态系统。随着模糊控制、神经网络等智能控制价结果和主观感觉不一致的情况，这是由于汽车的理论研究的不断深入，这些智能控制理论也逐渐被行驶是通过驾驶员的操纵来控制的，驾驶员的操纵用于建立驾驶员模型。2001年，管欣在综合了预特性在汽车操纵稳定性评价中不可忽略。因此，汽瞄跟随理论和优化理论的基础上，建立驾驶员确定车操纵稳定性的研究应当建立在结合驾驶员特性汽车预期轨迹的模型】；同年，Michel等人将模糊和汽车运动特性的基础上。于是从2O世纪8O年控制与神经网络相结合，建立了5层全网络化模代开始

8、，学者们开始从理论和试验两方面着手，对糊一神经网络驾驶员模型¨。2003年，在预瞄一驾驶员一汽车闭环系统进行研究J。跟随理论和预测控制理论的基础上，管欣等人针对1．1．2闭环系统法汽车运动学和动力学的特点以及驾驶员对汽车运闭环系统法相对于开环系统法考虑了驾驶员动学和动力学的认