第五章系统动力学方法
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第五章汽车转向系统动力学问题的提出汽车转向系统动力学是研究驾驶员给系统以转向指令后汽车在曲线行驶中的运动学和动力学特性。
这一特性影响到汽车操纵的方便性和稳定性,所以也是汽车安全性的重要因素之一,因而成为汽车系统动力学中重要研究内容之一。
汽车操纵稳定性是与汽车的车速密不可分的,早期的低速汽车还谈不上稳定性的问题,最早出现稳定性的问题,是在具有较高车速的轿车上或赛车上,目前,随着车速的不断提高,轿车、大客车、载货汽车的设计都离不开汽车操纵稳定性的研究。
近年来,有许多学者研究这一问题,并取得很多成果。
操纵性不好的汽车的主要表现:1.“飘” -有时驾驶员并没有发出转向的指令,而汽车开始自己改编本方向,使人感到汽车漂浮2.“贼”-有时汽车像受惊的马,忽东忽西,汽车不听驾驶员的指令;3.“反应迟钝”-驾驶员虽然发出指令。
但是汽车还没有转向反映,转向过程反应较慢;4.“晃”-驾驶员发出了稳定的转型指令,可使汽车左右摇摆,行驶方向难以稳定,当汽车受到路面不平,或者是侧向风扰动时,汽车就会出现左右摇摆;5.“丧失路感”-正常汽车转弯的程度,会通过转向盘在驾驶员的手上产生相应的感觉,有些汽车操纵性不好的汽车,特别是在汽车车速较高时,或转向急剧时会丧失这种感觉,这会增加驾驶员操纵困难,或影响驾驶员的正确判断6.“失去控制”-某些汽车的车速超过一个临界值以后,驾驶员已经不能控制器行驶的方向。
汽车的操纵稳定性:在驾驶者不感到过分紧张、疲劳的条件下,汽车能遵循驾驶者通过转向系及转向车轮给定的方向行驶,且当遭遇外界干扰时,汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的能力。
汽车的操纵性:汽车能及时而准确的反映驾驶员主观操作的能力,也就是按照驾驶员的愿望维持或改变原来的行驶路线的能力。
汽车的稳定性:汽车在外力干扰下,仍能保持或很快恢复原来行驶状态和方向,而不致丧失控制、发生侧滑或翻车的能力。
101两者的关系:操纵性的丧失常导致侧滑、回转、甚至翻车;而稳定性的破坏也往往使汽车失去操纵性,处于危险状态。
第五章纵向动力学性能分析除空调等附属设备的能耗需求外,行驶过程中车辆所需的动力与能量由行驶阻力所决定。
本章将在分析动力需求与动力供应的基础上,分析车辆的纵向动力学特性,包括动力性、燃油经济性和制动性。
此外,还将讨论与路面附着条件相关的驱动和制动极限问题,最后进行制动稳定性的分析。
§5-1 动力的需求与供应本节首先介绍车辆的行驶阻力,然后分析车辆对动力的需求及供应,最后给出车辆的动力供求平衡方程。
一、车辆对动力的需求这里介绍的车辆行驶阻力,实际上代表了车辆对动力的需求。
按行驶状态的不同,车辆行驶阻力可分为稳态匀速行驶状态下的阻力和瞬态加速时的阻力两部分。
前者包括车轮滚动阻力、空气阻力和坡度阻力;后者主要是指加速阻力。
二、车辆的动力供应§5-2 动力性一、概述车辆的动力性由加速能力、爬坡能力和最高车速来衡量,也可通过对特定行驶工况下车辆动力需求与动力供应之间的比较来评定,而供求双方的平衡关系则由驱动轮轮胎与地面间的相互作用所决定。
评价车辆动力性时,通常采用“驱动力平衡图”或“驱动功率平衡图”进行分析。
三、加速能力§5-3 燃油经济性目前,大多数车辆采用内燃机作为发动机,其经济性主要以燃油消耗量表示。
一、燃油消耗量的计算根据初始的车辆设计参数,在车辆开发初期即可进行其燃油经济性理论上的估计,从而方便地在车辆设计阶段进行设计参数的修正。
二、减少油耗的途径减少燃油消耗量的途径:1)交通管理因素:包括交通管理系统、信号灯控制系统、驾驶员培训等因素,实际上均影响了车辆的行驶速度。
2)车辆行驶阻力因素:在保证汽车安全性、人机工程、经济性和舒适性的同时,尽可能降低车辆行驶阻力,如减小整车质量、轮胎滚动阻力系数、空气阻力系数和迎风面积等。
3)尽可能地降低附属设备(如空调、动力转向、动力制动等)的能耗。
4)提高传动系效率,使发动机功率要尽可能多地传递到驱动轮上。
§5-4 驱动与附着极限和驱动效率第三章中对单个轮胎与地面附着极限问题已有介绍,本节将在整车受力分析的基础上,详细讨论整车驱动与附着极限。
中文名特 点概 念释 义目录系统动力学方法本词条缺少概述图,补充相关内容使词条更完整,还能快速升级,赶紧来编辑吧!系统动力学是通过分析社会经济系统内部各变量之间的反馈结构关系来研究整系统整体行为的理论。
系统动力学认为系统的行为是由系统的结构所决定的,与产业经济学的结构主义分析方法是一致的;系统动力学更进一步指出系统的结构是动态反馈结构从而可用控制论的方法来研究,这又与产业经济学中各产业之间的联系和产业内各企业之间的相互作用产业经济是十分有效的。
系统动力学尤其注i 重各经是一致的,所以用系统动力学方法来研究产业经济是值要求不高,故特别适合像产业经济这种许老济变量之间的动态反馈结构,面对变量的精确数值用系统动力学来研究产业结构,方面难以定量的复杂系统的研究。
现在国内外已有许多学着产业布局、产业组织等诸多产业经济对象,并取得了令人满意的结果。
[1](1)适用于处理长期性和周期性的问题。
如自然界的生态平衡、人的生命周期和社会问题中的经济危机等都呈现周期性规律并需通过较长的历史阶段来观察,已有不少系统动力学模型对其机制作出了较为科学的解释。
(2)适用于对数据不足的问题进行研究。
建模中常常遇到数据不足或某些数据难于量化的问题,系统动力学籍各要素间的因果关系及有限的数据及一定的结构仍可进行推算分析。
(3)适用于处理精度要求不高的复杂的社会经济问题。
上述总是常因描述方程是高阶非线性动态的,应用一般数学方法很难求解。
系统动力学则藉助于计算机及仿真技术仍能获得主要信息。
(4)强调有条件预测。
本方法强调产生结果的条件,采取“如果……则"的形式,对预测未来提供了新的手段。
(1)因果反馈。
如果事件A (原因)引起事件B (结果),AB 便形成因果关系。
若A 增加引起B 增加,称AB 构成正因果关系;若A 增加引起B 减少,则称为负因果关系。
两个以上因果关系链首尾相连构成反馈回路,亦分正、负反馈回路。
(2)积累。
系统动力学方法系统动力学方法是一种以反馈控制理论为基础,以计算机仿真技术为手段,通常用以研究复杂的社会经济系统的定量方法。
自50年代中美国麻省理工学院地的福雷斯特教授创立以来,它已成功地尖用于企业、城市、地区、国家甚至世界规模的许多战略与决策等分析中,被誉为"战略与决策实验室"。
这种模型从本质上看是带时间滞后的一阶差微分方程,由于建模时借助于"流图",其中"积累"、"流率"和其它辅助变量都具有明显的物理意义,因此可以说是一种布告同实际的建模方法。
它与其它模型方法相比,具有下列特点:(1)适用于处理长期性和周期性的问题。
如自然界的生态平衡、人的生命周期和社会问题中的经济危机等都呈现周期性规律并需通过较长的历史阶段来观察,已有不少系统动力学模型对其机制作出了较为科学的解释。
(2)适用于对数据不足的问题进行研究。
建模中常常遇到数据不足或某些数据难于量化的问题,系统动力学藉各要素间的因果关系及有限的数据及一定的结构仍可进行推算分析。
(3)适用于处理精度要求不高的复杂的社会经济问题。
上述总是常因描述方程是高阶非线性动态的,应用一般数学方法很难求解。
系统动力学则藉助于计算机及仿真技术仍能获得主要信息。
(4)强调有条件预测。
本方法强调产生结果的条件,采?quot;如果……则"的形式,对预测未来提供了新的手段。
系统动力学的基本概念包括:(1)因果反馈。
如果事件A(原因)引起事件B(结果),AB简便形成因果关系。
若A增加引起B增加,称AB构成正因果关系;若A啬引起B减少,则负因果关系。
两个以上因果关系链首尾相连构成反馈回路,亦分正、负反馈回路。
(2)积累。
本法视社会经济状态变化为由许多参变量组成的一种流,通过对流的研究来掌握系统性质和运动规律。
流的规程量便是"积累",用以描述系统状态,系统输入输出流量之差为积累增量。
系统动力学的方法
系统动力学是研究复杂系统行为和演化的一种方法。
它基于系统动力学模型,通过建立包括变量、关系和动力学方程等在内的系统模型,探索系统中各个因素之间的相互作用和反馈机制,从而预测系统的行为和演化趋势。
系统动力学方法的主要步骤包括:
1. 构建系统模型:通过收集和整理系统的相关数据,确定系统的变量、关系和动力学方程等。
2. 模型参数估计:根据实际数据和统计方法,对模型中的参数加以估计。
3. 模型仿真和分析:使用计算机模拟等方法,通过数值计算模拟系统的行为和演化,分析系统的稳定性、动态特性和敏感性等。
4. 系统优化和控制:根据系统目标和约束条件,通过调整模型中的参数或设计反馈控制策略等手段,优化系统的性能和稳定性。
系统动力学方法适用于复杂系统的建模和分析,如经济系统、生态系统、社会系统等。
它可以帮助研究人员和决策者深入了解系统的内部机制,预测系统的行为和演化趋势,并为系统的优化和控制提供科学依据。