于海興-開題報告

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1、-畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報告（理工類）設(shè)計(jì)題目汽車操縱動力學(xué)建模與仿真學(xué)生姓名于海興學(xué)號0612104171專業(yè)車輛工程一、課題的目的意義：汽車操縱動力學(xué)描述的是轉(zhuǎn)向盤輸入-車輪載荷-車身運(yùn)動之間的關(guān)系，它表征著汽車的可操控性和抵抗外界干擾的能力，被稱為“高速車輛的生命線”。研究汽車操縱動力學(xué)對于汽車的操縱穩(wěn)定性分析與性能設(shè)計(jì)具有重要的意義。隨著我國汽車工業(yè)的發(fā)展，高速公路、高等級公路的不斷建設(shè)，汽車正逐漸進(jìn)入家庭，成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚囊徊糠?。但是駕駛員非職業(yè)化、車流密集化和車輛高速化，交通安全問題已成為世界性的社會問題，并引起了各國的

2、高度重視。市場競爭的日趨激烈，各個廠家在引進(jìn)國外產(chǎn)品和技術(shù)的同時越來越重視自主開發(fā)和技術(shù)能力的形成。對汽車操控穩(wěn)定性進(jìn)行全面的理論和試驗(yàn)研究，提高汽車的行駛安全性，具有積極的社會效益和明顯的經(jīng)濟(jì)效益。二、近年來國內(nèi)外研究現(xiàn)狀：世界各國科學(xué)家及工程技術(shù)人員對汽車操縱穩(wěn)定性進(jìn)行了深入廣泛的研究，其研究成果主要體現(xiàn)在如下方面:1．汽車操縱動力學(xué)的發(fā)展汽車操縱動力學(xué)的研究已經(jīng)有70多年的歷史。首先要研究的問題是具有怎樣運(yùn)動規(guī)律和行駛性能的汽車容易為不同的人所駕駛,其次要研究優(yōu)化設(shè)計(jì)方法來提高汽車的操縱動力學(xué)特性。幾十年來,國內(nèi)外對汽車操縱動力

3、學(xué)做了大量研究。國內(nèi)主要集中在長春汽車研究所、清華大學(xué)、吉林大學(xué)等單位。國外主要集中在美國、日本和歐洲等汽車工業(yè)發(fā)達(dá)的國家和地區(qū)?，F(xiàn)有的研究方法可以歸結(jié)為開環(huán)方法和閉環(huán)方法。開環(huán)方法僅以汽車為研究對象,不允許駕駛員對汽車運(yùn)動做出任何操縱修正動作,是汽車的固有特性。閉環(huán)方法將駕駛員與汽車作為統(tǒng)一的整體,即人-汽車系統(tǒng),而不能忽略駕駛員的分析、判斷和修正等操縱的反饋?zhàn)饔?。一般認(rèn)為,1956年10月9日在英國倫敦機(jī)械工程師學(xué)會上所發(fā)表的5篇論文是公認(rèn)的汽車操縱動力學(xué)領(lǐng)域的經(jīng)典著作。其中的主要貢獻(xiàn)是,把航空工業(yè)的“系統(tǒng)工程法”作為技術(shù)轉(zhuǎn)移用于

4、汽車操縱動力學(xué)。從1956年以后到1969年的10余年間,盡管有關(guān)的基本理論有很大的發(fā)展,但基本特性并沒有改變。20世紀(jì)60年代以前,基本上都是開環(huán)方法,.---所應(yīng)用的基礎(chǔ)是經(jīng)典控制理論。20世紀(jì)70年代初,試驗(yàn)安全車(ESV)研究計(jì)劃的實(shí)施,促使人們?nèi)パ芯繉?shí)用的操縱動力學(xué)設(shè)計(jì)方法。各國研究人員依據(jù)大量試驗(yàn)與理論分析,首先提出了穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性、瞬態(tài)響應(yīng)特性、操縱回正特性和側(cè)向滑移特性的安全容許極限,對操縱動力學(xué)特性進(jìn)行客觀評價。70年代中期以后,開始利用駕駛員對汽車直線行駛性能、轉(zhuǎn)彎行駛性能和轉(zhuǎn)向輕便性等特性的感覺,進(jìn)行主觀評價。然而

5、,人們發(fā)現(xiàn):對汽車的瞬態(tài)響應(yīng)等特性,客觀評價與主觀評價甚至不一致,難以有效設(shè)計(jì)汽車的操縱動力學(xué)特性。原因是客觀評價方法仍按照一般控制系統(tǒng)的要求提出,為開環(huán)方法。而主觀評價卻是駕駛?cè)藛T按照一定的跟蹤要求操縱汽車時對操縱動作難易程度的感覺,這種感覺不完全取決于汽車本身的特性,還取決于人的行為特性,取決于道路跟蹤的要求。20世紀(jì)80年代初,人們逐漸認(rèn)識到在應(yīng)用汽車模型中有一個基本的障礙,那就是對駕駛員的特性缺乏基本的認(rèn)識。最早開始研究人-車閉環(huán)操縱系統(tǒng)的大概要算McRuer等,他們作了不少飛行員-飛機(jī)閉環(huán)控制的研究,并推廣到汽車上。但是這些

6、工作沒有考慮駕駛員的前視作用。這個十分重要的因素。為此,MacAdam與McRuer等于1980、1981年相繼提出了不同的“最優(yōu)預(yù)瞄控制模型”。1982年郭孔輝提出了“預(yù)瞄跟隨理論”和“預(yù)瞄最優(yōu)曲率模型”,該模型仿真精度高、物理概念清晰、運(yùn)算簡單,并可應(yīng)用于非線性系統(tǒng)。另外,在試驗(yàn)方面,考慮到駕駛員模型的進(jìn)展程度不能滿足主動安全性閉環(huán)設(shè)計(jì)的要求,以及安全試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法只能在樣車試制后采用并受自然條件限制等缺陷,研制了開發(fā)型駕駛模擬器。這種模擬器緩和了理論研究的發(fā)展程度與汽車主動安全性閉環(huán)設(shè)計(jì)要求之間的矛盾。20世紀(jì)90年代初,郭孔輝提

7、出了閉環(huán)系統(tǒng)主動安全性的綜合評價與優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,Harada基于定常的駕駛員特性建立了以三個單項(xiàng)均方值指標(biāo)為基礎(chǔ)的綜合性能指標(biāo),對汽車的主動安全性進(jìn)行了較好的綜合評價。90年代后期,趙又群等從駕駛員—汽車閉環(huán)系統(tǒng)的角度,進(jìn)行了系統(tǒng)模型建立、閉環(huán)系統(tǒng)微分方程求解的高精度方法、駕駛員不確定性的閉環(huán)操縱系統(tǒng)主動安全性評價、具有演變隨機(jī)道路輸入的閉環(huán)操縱系統(tǒng)主動安全性評價、駕駛員—汽車閉環(huán)系統(tǒng)主動安全性的優(yōu)化設(shè)計(jì)等問題的系列研究,為駕駛員-汽車閉環(huán)系統(tǒng)主動安全性的客觀評價與優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了一定的理論依據(jù)。1998年Crolla等給出了汽車操縱性

8、的主客觀綜合評價方法。20世紀(jì)90年代以來,利用開發(fā)型駕駛模擬器進(jìn)行駕駛員-汽車-環(huán)境閉環(huán)系統(tǒng)主動安全性研究,改善汽車操縱動力學(xué)特性,是國際上主要的發(fā)展方向之一。對于汽車操縱動力學(xué)的閉環(huán)方法,理論研究和模擬試驗(yàn)都是從與主