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系统动力学王其藩6.系统动力学理论_系统动力学王其藩6.系统动力学系统仿真方法连续系统仿真方法（状态变量随时间连续变化）离散系统仿真方法（状态变量只在离散时间点变化）蒙特卡洛法系统动力学方法（SD）……?系统动力学SystemDynamics大纲1.2.3.4.5.6.系统动力学概论构模原理、方法与模型体系DYNAMO模拟语言一阶系统与二阶系统模型与方程的建立模型检验与决策分析1.系统动力学概论简介基本概念基本观点构模过程与步骤1.1系统动力学—研究进展?研究组织：MITSystemDynamicsGroupMITSystemDynamicsGroupSyste mDynami csSocietySystemDynamicsinEducationProjectSystemDynamicsinEduc atio nProject经典论著：IndustrialDynamics,1961?UrbanDynamics,1969WorldDynamics,1971FoundationsofSystemDynamicsModeling,1997BusinessDynamics:SystemsThinkingandModelingforaCompl exWo rld,2000发展及应用领域：系统动力学在理论与应用研究两方面都取得了飞跃性的进展，进入了比较成熟的阶段。
其理论与应用研究几乎遍及各类系统，深入到各种领域。
?1.1系统动力学—学科基础系统动力学的学科基础可划分为三个层次：(1)方法论——系统方法论。
即其基本原则是将所研究对象置于系统的形式中加以考察。
(2)技术科学和基础理论——主要有反馈理论、控制论、信息论、非线性系统理论，大系统理论和正在发展中的系统学。
(3)应用技术——计算机模拟技术。
为了使系统动力学的理论与方法能真正用于分析研究实际系统，使系统动力学模型成为实际系统的“实验室”，必须借助计算机模拟技术。
第一章绪论 1系统的定义分类特征 把极其复杂的研究对象称为系统，即由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成具有特定功能的有机整体，而且这个系统的本身又是它所从属的一个更大系统的组成部分。
自然系统，人工系统，组合系统 层次性，整体性，目的性，功能共性 2系统动力学三个研究任务，汽车系统动力学的研究内容 系统设计，已知输入和设计系统的特性，使得它的输出满足一定的要求。 系统识别，已知输入和输出来研究系统的特性。 环境预测，已知系统的特性和输出来研究输入。 A路面特性分析，环境分析及环境和路面对汽车的作用 B汽车系统及其部件的运动学和动力学，汽车内各个子系统的相互作用。 C汽车系统的最佳控制和最佳使用 D车辆-人系统的相互匹配和模型的作用，驾驶员模型，，以及车辆的工程技术设计适合于人的使用，从而使人-机系统的工作效率最高。
3模型是一种过程或行为的定量或定性代表，它应能显示对所考虑目标具有决定性的后果，可分为，比例的物理模型，数学等效模型，数学模型。建立系统动态数学模型的方法有，各种数学方程式，用数字和逻辑符号建立符号模型-方框图，功率键合图。
4系统动力学与经典动力学不同 系统动力学要对系统所出的环境进行研究，找出其特性，如路面不平整特性，空气动力特性 把汽车看成控制系统来进行分析 把驾驶员作为一个主动因素考虑到汽车系统中去组成一个人-机-地面系统来加以研究 强调系统之间的联系，研究系统间的相互作用 5键合图适用场合 存在不同的能量而具有相同能量传递形式的同一系统，用键合图技术建模最为合适 第二章路面 1 车辆支撑面一般分为硬路面和软路面 2 各类质点含量的相对比例作为土壤分类的标准，就成为土壤的质地分类（碎石，圆石子，砂，粉状淤泥质点，粘土）；又因为地面附着能力来自粘土质地，所以地面也可以按照黏土质点的含量来分类（粘土地面，粉质黏土，沙性土壤，砂）。
3土壤的机械力学性能最重要的就是其对垂直载荷的抵抗能力，也就是土壤在垂直载荷作用下的下陷深度。
4根据土壤含水量的多少，可分为固态，液态，塑态。 土壤含水量W，即土壤湿度，用突然湿重和干重之差相对于干重的百分比表示，突然含水量直接影响汽车通过性。
土壤在湿的状态下，不散成碎块而改变其形状的能力称为土壤的塑性。 5没有确定的变化，没有必然的变化规律，也不能用确定的函数加以描述，这样的变化过程就叫做随即过程。 6通常用路面不平度的功率谱密度和方差等统计特性参数描述路面不平特性。 第三章空气动力学 1空气动力学是研究汽车和周围空气在相对运动时两者之间相互作用力的关系及运动规律的学科，它属于流体力学的一个重要部分。
2气动阻力分类及定义影响 形状阻力58%，当汽车行驶时，气流流经汽车表面过程，在汽车表面局部气流速度急剧变化部位会产生涡流，意味着能量的消耗，使运动阻力增大。形成负压，而汽车正面是正压，所以涡流引起的独立也成压差阻力，又因为这部分阻力与车身相关，又称形状阻力。
摩擦阻力9%，当空气流经汽车表面时，由于气流的黏性作用而产生切向力，空气微团与车身表面之间发生摩擦，这种摩擦阻碍了气流的流动，形成一种阻力称为摩擦阻力。
诱导阻力7%，升力在水平方向上的分力称为诱导阻力 干扰阻力14%，由车身外面的突起物所造成的阻力。 内循环阻力12%，为发动机冷却和座位舱内换气而引起空气气流通过车身的内部构造所产生的阻力。
3气动力对汽车动力性影响 行驶阻力与车速的关系：当汽车在水平路面上匀速行驶，只有气动阻力和滚动阻力，由汽车理论可知汽车速度较低时，气动阻力和滚动阻力各占一半，当汽车车身较高时，气动阻力在总行驶阻力总占得比例将会越来越大，所有对高速行驶的汽车都必须尽量减小气动阻力。
发动机功率与车速的关系：当汽车在水平路面上等速行驶，发动机的功率与滚动阻力功率和气动阻力功率平衡，由汽车理论可知滚动阻力功率和车速的一次方成正比，而气动阻力功率与车速的三次方成正比。
气动阻力和最高车速的关系：当汽车在水平路面上等速行驶时，驱动力全部用来克服滚动阻力和气动阻力，由汽车理论可知当最大驱动力和车重一定时，减小气动阻力系数可以提高汽车的最高车速，或者提高升力系数也可以提高车速，但是提高升力系数会影响汽车的稳定性，所以不能通过提高升力系数来提高最高车速。
气动阻力对加速度的影响：由汽车理论可知，汽车的加速能力首先取决于发动机的加速性能，其次还有汽车的气动阻力系数近似成反比关系，减小汽车的空气阻力，就可以使汽车的加速度提高。
4影响操稳的气动力及措施 升力和俯仰力矩，关系到附着力和牵引力 侧向力和横摆力矩，关系到侧风稳定性和直线行驶性 侧倾力矩，关系到侧向稳定性。 措施：升力和俯仰力矩：A总体设计时，尽量做到风压中心和重心接近B采用类似楔形造型，尽量压低车身前端，使尾部肥厚向上翘以产生负的纵倾角C在车顶后端或者车尾做成翘起来的形状，可以很好地起到降低升力的作用。
侧向力和横摆力矩：A总体设计时，尽量合理安排各总成，做到风压中心处于重心之后，以提高稳定性B尽量压低车身高度，处理好横截面的流线型性，以降低横摆力矩C车身后端加尾翘或采用方背式布置，使风压中心后移，减小横摆力矩的不安定成分。但加尾翘后，汽车承受的侧向风将增加，此点不容忽视。 侧倾力矩：A在总体设计时，尽量使风压中心在高度方向上接近于侧倾轴线B尽量降低重心C采用长度较小，宽度较大，车身低矮的布置形式。
5模型风洞试验法实车风洞试验法实车道路试验法。六分力测量，压力分布测量，流态显示试验
6影响汽车燃油经济性的因素包括发动机性能，传动系性能，汽车重量，汽车外形，轮胎性能，行驶车速，档位选择和使用保养等。气动阻力对燃油消耗量的影响，是与车种，行驶道路和使用情况有关，因为各种汽车的气动阻力的大小是不同的。
第四章轮胎 1轮胎基本功用A支撑垂直载荷，同时缓冲路面冲击B产生纵向的加速和制动力C产生供转向的侧向力
轮胎要求 A保证实行驶安全，轮胎要牢固装在轮辋上，气密性好 B耐久性好，要有足够的疲劳强度和高速强度。 C保证行驶舒适，良好的弹性和阻尼特性，均匀性好，噪音小。 D良好的转向特性，侧偏性好，转向运动灵敏，侧向力增长平顺 E经济性好，成本低，寿命长，滚动阻力小。 规格：轮胎宽度，扁平率，轮胎结构形式，轮辋直径，工作标记 2轮胎断面高度和断面宽度之比成为扁平率 3侧偏刚度，侧偏力和侧偏角曲线中，侧偏角为零时曲线的斜率 4侧偏刚度影响因素： A垂直载荷W和法向反力FzW增大，同样侧偏力下侧偏角减小，Ky增大，最大回正力矩Tz也增大。
B轮胎形式和结构参数子午线轮胎接地面宽，侧偏刚度比斜交胎高，同样的侧偏角时回正力矩大，扁平比小的轮胎，其轮胎侧偏刚度大；轮胎气压增加，侧偏刚度增大，但气压过高，刚度不再变化，气压高，接地印迹短，轮胎拖距也小，回正力矩也小。
C在一定侧偏角下，驱动力或者制动力增加，侧向力有所减小 第五章转向 1稳定性参数 稳定性因数 前后轮侧偏角绝对值之差 转向半径比 静态储备系数 临界车速和特征车速 2特点：时间上的滞后，执行上的误差，横摆角速度的波动，进入稳态所经历的时间 3评价瞬态响应品质的参数 无阻尼固有频率，阻尼比，反应时间，超调量 4频率特性评价指标 频率为零的幅值比，共振峰频率，共振时的增幅比，f=0.1HZ时的相位滞后角，f=0.5HZ时的相位滞后角
第六章振动 1汽车工程中，将前桥相对车身的横向振动，前桥绕汽车纵轴线的振动和前轮绕主销的摆动等三种振动称为汽车摆振。其中前轮绕主销的角振动成为前轮摆振。
前轮摆振影响因素： 周期变化激振力 A车轮不平衡质量产生的惯性离心力 车轮与轮胎由于制造上的误差，材料的不均匀性和磨损的不均匀等，在车轮转动时，不平衡质量将产生沿车轮半径方向的惯性离心力Fg=mv2/R，它的水平分力对主销中心的力矩为Mg=Fgx*e=meV2/RsinVt/R，此力矩使车轮绕主销摆振，它是周期变化的，其频率与车速成正比，离心力的垂直分力是Fgy=mV2/RcosVt/R，此力会引起车轮上下跳动。
B车轮陀螺力矩 汽车行驶时，可把高速转动的车轮看做一个转子，而绕主销转动的转向节视为该转子的框架，从而构成一个二自由度的陀螺，框架将受到一个力矩作用，称为陀螺力矩。
C悬架与转向杆系运动不协调的激励 一货车前悬架采用钢板弹簧，前端用铰链后端用活动吊耳与车架相连，转向机固定在前轴之后，而转向头球销的D点与纵拉杆相连，纵拉杆摆动中心为O2，而弹簧跳动的中心为O1，如O1，O2相隔很远，当车轮跳动时，前轴及主销C点沿AA’弧运动，也即一面上跳，一面相对于车架前移，而转向节上D点将以O2为中心沿BB’弧运动，也即一面上跳一面相对于车架后移，从俯视图可见，车轮上跳时，D点相对于C点后移，其结果是使车轮向内偏转，反之当车轮从高处往下返回时，车轮又向外偏转。
偶然和单次激励 若外激力消除后，振动并不衰减，相反地却因这种振动而激起系统内部的某种周期交变力的发生，从而引起持续的振动，这种振动成为自激振动。
2扭振模型，发动机曲柄连杆机构扭振模型，动力传动系扭振模型，离合器，变速器以及含整车平移质量及车轮的整车扭振模型
3传动系建模：（1）A发动机曲柄连杆机构扭振模型B多轴齿轮传动轴的分支建模C2根轴向一根轴简化D传动系扭振模型
（2）离合器，变速器，万向节，传动轴，主减速器，减速器，驱动半轴，轮毂等组成车轮动力传动系扭振模型，传动系首段与发动机相连，末端通过弹性轮胎与车辆平动质量相连，组成了一个多质量的扭振系统。
4制动跑偏因素：A汽车左右车轮，特别是前轴左右车轮制动器的制动力不相等B制动时悬架导向杆系与转向系拉杆在运动学上的不协调
5振动分类 原因，自由振动，受迫振动，自激振动。 规律，简谐振动，非简谐振动，随机振动 位移形式，垂直振动，扭转振动，弯曲振动
