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整车操纵稳定性仿真分析实施报告分析解析

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L11整车操纵稳定性仿真分析报告（HB11A/HB12A编制（日期） __________________________校对（日期） __________________________审核（日期） __________________________批准（日期） __________________________简式国际汽车设计（）L11整车操纵稳定性仿真分析报告（HB11A/HB12A1.定半径稳态圆周试验1.1试验方法HB11A处于满载状态，沿半径为40m的定半径圆周进行回转运动，开始以最低稳定速度进入圆周，找准方向盘的位置，使汽车可以沿圆周进行回转运动，开始记录，然后缓慢连续而均匀地加速（纵向加速度不超过0.2 m/s 2），加速的同时调整方向盘转角以维持定半径圆周运动，这个过程中车辆不应超出车道0.5 m直至不能维持稳态定半径圆周运动条件时或受发动机功率限制所能达到的最大侧向加速度为止。

记录整个过程，建议使用满足试验条件的最高档位。

试验按向左转和向右转两个方向进行，每次试验开始时车身应处于正中位置。

1.2数据处理1.2.1不足转向梯度“方向盘转角一一侧向加速度”拟合曲线线性部分的斜率，取侧向加速度为0.25g时的曲线斜率。

1.2.1.1 左转Cl?图1方向盘转角一侧向加速度（左转）从图1计算得到左转不足转向梯度为137o/g121.2右转图2方向盘转角一侧向加速度（右转）右转不足转向梯度为134.5o/g，贝U HB11A平均不足转向梯度为135.75o/g 1.2.2不足转向梯度/转向系角传动比HB11A勺角传动比约为23.333，则不足转向梯度/转向系角传动比为5.8170 /g。

“质心侧偏角一一侧向加速度”拟合曲线线性部分的斜率，取侧向加速度为 0.25g 时的曲线斜率。

123.1左转左转侧偏角梯度为5.987o/g 。

1.2.3.2 右转5.987o/g ，贝U HB11A 平均侧偏角梯度为5.987 o/g右转侧偏角梯度为 图3质心侧偏角——侧向加速度（左转）图4质心侧偏角一一侧向加速度（右转）“车身侧倾角一一侧向加速度”拟合曲线线性部分的斜率，取侧向加速度为0.25g时的曲线斜率。

1.2.4.1 左转50 I图5车身侧倾角——侧向加速度（左转）左转侧倾角梯度为8.995 o/g。

1.2.4.2 右转右转侧倾角梯度为8.94 o/g，则HB11A平均侧倾角梯度为8.967o/g2.方向盘转角阶跃输入试验2.1试验万法HB11A 处于满载状态，以70 km / h 的车速稳定直线行驶，开始记录数据， 以尽可能快的速度（阶跃时间为0.4s ）转动方向盘，达到预定的转角，保持方向 盘转角不变直至汽车恢复稳定状态，试验过程中油门踏板开度应尽可能保持不 变。

方向盘转角初始值是10°,每次增加5°,直到车辆达到附着极限，试验分为 向左、向右两个方向进行。

2.2数据处理2.2.1横摆角速度一方向盘转角滞后时间横摆角速度达到50%急态值时相对于方向盘转角达到 50%阶跃值时的滞后时间 2.2.1.1稳态侧向加速度为0.3g 时图7 0.3g 时横摆角速度一方向盘转角滞后时间左转时，横摆角速度一一方向盘转角滞后时间为 0.0308s 右转时，横摆角速度一一方向盘转角滞后时间为0.0312sHB11A 横摆角速度一一方向盘转角平均滞后时间为 0.031sDO3D*10）和 忖上 KQUr to MIC ■¥?«-■七-17盘M?10.4IQ 申lift iotajt 却ID221.2稳态侧向加速度为0.4g 时图8 0.4g 时横摆角速度一方向盘转角滞后时间左转时，横摆角速度一一方向盘转角滞后时间为 0.0326s ； 右转时，横摆角速度一一方向盘转角滞后时间为0.0331s ；HB11A 横摆角速度一一方向盘转角平均滞后时间为 0.03285s2.2.2侧向加速度一一方向盘转角滞后时间侧向加速度达到50%急态值时相对于方向盘转角达到 50%阶跃值时的滞后时间 2.2.2.1稳态侧向加速度为0.3g 时图9 0.3g 时侧向加速度——方向盘转角滞后时间左转时，侧向加速度——方向盘转角滞后时间为 0.1127s ； 右转时，侧向加速度——方向盘转角滞后时间为 0.1137s ;onL B R T LOI 迟审比"11ILuft Twm 1------ Rpght turn1 _J …ri II50WO 15io Tnw-i5D-1000 曲0-4»35 QDT ijTH---- Ri^hn JutTq M___________ ■ ■JI*" i|t li ■Ik a1■ r i ■ i i t■ i t1-L._忙■G.Q-iac20 025 0-2 □15115fl.ES H-50.0 -列100Thne SK i41E10 Q15 .{k .找 DHB11A则向加速度一一方向盘转角平均滞后时间为0.1132s222.2稳态侧向加速度为0.4g时图10 0.4g时侧向加速度——方向盘转角滞后时间左转时，侧向加速度——方向盘转角滞后时间为0.1397s ；右转时，侧向加速度——方向盘转角滞后时间为0.1408s ；HB11A则向加速度一一方向盘转角平均滞后时间为0.14025s2.2.3侧倾角一一方向盘转角滞后时间车身侧倾角达到50%急态值时相对于方向盘转角达到50%阶跃值时的滞后时间2.2.3.1稳态侧向加速度为0.3g时左转时，侧倾角一一方向盘转角滞后时间为 0.1773s ； 右转时，侧倾角一一方向盘转角滞后时间为 0.1779s ； HB11A 则倾角一一方向盘转角平均滞后时间为0.1776s图11 0.3g 侧倾角——方向盘转角滞后时间左转时，侧倾角一一方向盘转角滞后时间为 0.1733s ; 右转时，侧倾角一一方向盘转角滞后时间为 0.1741s ; HB11A 则倾角一一方向盘转角平均滞后时间为 0.1737s 223.2稳态侧向加速度为0.4g 时OD SQ個枷ISO曲。

T IITMI (wj图12 0.4g 侧倾角——方向盘转角滞后时间左转时，侧偏角 方向盘转角滞后时间为 0.1698s ；224侧偏角 ----- 方向盘转角滞后时间质心侧偏角达到50%急态值时相对于方向盘转角达到 50%阶跃值时的滞后时间 2.2.4.1稳态侧向加速度为0.3g 时图13 0.3g 侧偏角 ---- 方向盘转角滞后时间左转时，侧偏角 --- 方向盘转角滞后时间为 0.1408s ; 右转时，侧偏角 --- 方向盘转角滞后时间为0.1411s ;HB11A 则偏角一一方向盘转角平均滞后时间为 0.14095s 2.2.4.2稳态侧向加速度为0.4g 时右转时，侧偏角 --- 方向盘转角滞后时间为0.1702s ；I --- XoftTwH I口11rii I 11T- 1^539MO ISO334Tmp l*K .IDoD1-事=<■$>0」舟・1i»M00$0 100 垮0图 14 0.3g 侧偏角一一方向盘转角滞后时间-J.二■m*一£?:1巨HB11A 则偏角一一方向盘转角平均滞后时间为 0.17s3. 转向回正性能试验3.1试验方法HB11A 处于满载状态，沿半径为20m 的圆周行驶，调整车速，使侧向加速度 达到4土 0.2m/S 2，固定转向盘转角，稳定车速并开始记录，驾驶员突然松开转向 盘，至少记录松手后4s 的汽车运动过程。

记录时间油门开度保持不变。

试验按 向左转与向右转两个方向进行，每个方向三次。

3.2数据处理 3.2.1车辆轨迹图15车辆轨迹Il 取fHgik 口＜wli 曲Izwr+FH 砒 JITFT sWOC G^OTC d ZMQC KKOTC 鼻旳00 0300 E ：＜B0 dAfu^ws- La^Twi3OCC CWH.丁 ™C I UJ™ 0■幻WMQ ： aiOTOCMKM.Dg 沁*™re lifitm-"二一 -：三・”.：•-=-322侧向加速度时间历程TO.& 15.0Time a sec i200S50图16 侧向加速度时间历程3.3.3车速及油门开度时间历程T.LeE3.3.4横摆角速度评价lUFHJO J1C.0 15.0TE isdK2C 3250心MM'M药34跑知1eipwLUKl*E±0Q图17车速及油门开度时间历程20 0 250扪Q ------- --------------- ------ i------ ------ 1—&Q 5Q 109 1$ &TK (-MCI(芬£i-・vw>n"■』-£■0 9图18横摆角速度变化曲线3.341残留横摆角速度松开方向盘3s时刻的横摆角速度值（包括0值）。

左转时，残留横摆角速度为0.4011O/S ；右转时，残留横摆角速度为0.4363O/S ；HB11A平均残留横摆角速度为0.4187O/S。

3.3.4.2横摆角速度超调量横摆角速度响应第一个峰值超过新稳态值的部分与初始值之比。

左转时，横摆角速度超调量为55.813%;右转时，横摆角速度超调量为55.759%。

HB11A平均横摆角速度超调量为55.786%。

3.3.4.3横摆角速度自然频率nA jf U—f0 n2 A j t jj i式中：f。

——横摆角速度自然频率，HzA j ――横摆角速度响应时间历程曲线的峰峰值，（o）/st j ――横摆角速度响应时间历程曲线上两相邻波峰的时间间隔，s n ――横摆角速度响应时间历程曲线的波峰数左转时，横摆角速度自然频率为0.7719Hz；右转时，横摆角速度自然频率为0.7447Hz；HB11A平均横摆角速度自然频率为0.7583Hz。

3.3.4.4横摆角速度相对阻尼系数A 1~~nA jj 1式中：A ――横摆角速度响应历程曲线的第一个峰峰值，（o ） /s 可得相对阻尼系数Ji n(1 D ')] 13.345横摆角速度总方差£「。

F0.5] t式中：E r 横摆角速度总方差，sr i ――横摆角速度响应时间历程曲线瞬时值，（o ） /s r 。

横摆角速度响应初始值，（o ） /sn ------- 采样点数△ t ――采样时间间隔，s左转时，横摆角速度总方差为0.4722s ; 右转时，横摆角速度总方差为0.473s ; HB11A 平均横摆角速度总方差为0.4726s 4. 中间位置转向试验4.1试验方法HB11A 处于满载状态，以70km / h 的固定车速直线稳定行驶，以 0.2Hz 的 频率进行连续的正弦曲线方向盘转角输入，产生的最大侧向加速度为0.25g ，正衰减率D左转时，横摆角速度相对阻尼系数为 0.1992 ； 右转时，横摆角速度相对阻尼系数为 0.1961 ； HB11A平均横摆角速度相对阻尼系数为 0.1976。

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四轮转向车辆操纵稳定性仿真分析

四轮转向车辆操纵稳定性仿真分析

宋凯凯▶◀……………………………………………………………………………四轮转向车辆操纵稳定性仿真分析前言随着科技的进步和汽车产业的发展，人们对于车辆操纵稳定性、舒适性和安全性的要求不断提高，四轮转向（Four-wheel steering ，4WS ）作为一种有效改善车辆操纵性能的技术，吸引了国内外众多研究人员[1]。

使用4WS 技术的主要目的有：①减少车辆质心侧偏角β；②减少车辆横摆率与车辆横向加速度之间的相差；③增加轮胎横向力的裕度，使其远离饱和状态[2]。

运用4WS 技术可以有效地减小低速行驶时汽车的转弯半径，使汽车在低速时行驶更加灵活、便于泊车。

同时，4WS 技术还可以大大地改善汽等瞬态响应指标，提高高速行驶时的操纵稳定性和舒适性[7]。

Matlab 作为一种面向科学和工程计算的高级计算机语言，已成为国际科技界公认的最优秀应用软件[3]。

Simulink 是Matlab 提供的主要工具箱之一，用于可视化的动态系统建模、仿真和分析。

它采用系统模块直观地描述系统典型环节，因此十分方便地建立系统模型而不需要花较多时间编程。

并可以对系统作适当的实时修正或者按照仿真的最佳效果来调试及整定控制系统的参数，以提高系统的性能，减少设计系统过程中反复修改的时间，实现高效率地开发系统的目标[2]。

本文基于Matlab/simulink 对四轮转向车辆的控制系统进行了设计，并对4WS 车辆的操纵稳定性进行了仿真研究。

4WS 车辆运动数学模型4WS 车辆模型根据自由度不同可分为二自由度、三自由度以及多自由度模型。

高自由度车辆模型虽然能较好地反映出汽车的运行状况，但研究起来困难很大。

理论和实验都证明，F Y2F Y1δ2V 2a 1bavV C.Gβu ωV 1δ1a 1图1二自由度四轮转向汽车模型在正常车速的非紧急状态和小转向角情况下，包含横摆角速度和质心侧偏角的线性二自由度自行车模型能以较好的精度表征车辆转向的实际物理过程，基于它们设计的控制器能够正常工作[4][8][10]。

基于ADAMS 的汽车操纵稳定性仿真试验分析

基于ADAMS 的汽车操纵稳定性仿真试验分析


现将不同车速下的方向盘转角、横摆角速度等列于
表 ２（方向盘转角、侧向加速度、横摆角速度、侧倾角
为各车速穿越 ４ 个有效标桩时峰值的平均值）。
表 ２ 蛇形试验中的主要特征参数
车速 方向盘转角 侧向加速度 横摆角速度 侧倾角 穿桩时间
（ｋｍ ／ ｈ） （ｄｅｇ）
（ｇ）
（ｄｅｇ ／ ｓ） （ｄｅｇ） （ｓ）
收 稿 日 期 ：200８-０８-０２ 作 者 简 介 ：李 华 师 （１９８５－ ），女 ，山 东 菏 泽 人 ，在 读 研 究 生 ，研 究 方 向：车辆系统动力学
·20·
立各子系统后， 可根据汽车的一些实际数据参数进 行修改，这些参数主要包括运动学几何定位参数、质 量参数和力学特性参数。 最后选择试验装配方案 （Ｔｅｓｔ Ｒｉｇ）＿ＭＤＩ＿ＳＤＩ＿ＴＥＳＴＲＩＧ，将 上 述 子 系 统 进 行 装配得到整车模型，如图 １ 所示，其整车关键参数如 表 １ 所示。
200８ 年 １１ 月
２ 操纵稳定性仿真试验
２．１ 转向盘角阶跃试验仿真分析
转向盘角阶跃试验是指给行驶的汽车一个转向
盘角阶跃输入，记录横摆角速度、侧向加速度、车身
侧倾角等值的变化，主要是通过各参数的时域响应
和频域响应来评价汽车的转向盘角阶跃输入试验的
性 能 ［３］。
仿真试验在平直的路面上进行，使汽车匀速行
引言
随着汽车车速的提高，汽车的安全性越来越受 到人们的重视，而汽车的安全性与汽车的操纵稳定 性息息相关。 所以汽车在行驶过程中的操纵稳定性 受到人们的极大关注。 但由于受到科研成本、开发 周期等因素的影响，对汽车的各种性能的测试不可 能都用试验样车来进行，因此汽车动力学仿真技术 得到广泛应用。 本文利用动力学仿真软件 ＡＤＡＭＳ 对汽车的操纵稳定性进行了仿真分析与评价。
汽车操纵稳定性仿真

汽车操纵稳定性仿真

图11
得到转向时松油门的转向盘的转弯实验转角时域图：
图11
从图11可以看出车辆稳定运行与车辆在稳态运行时突然收油门车辆运行情况的区别，可以看出收油门后车辆转弯半径不断减小。
然后得到油门开度请求数据与时间图：
图12
可以看出，0~10s油门开度从增加到趋于稳定，25.6s之后，松开油门，油门开度为0.
4.弯道收油门仿真
侧偏最常见于汽车转弯。汽车转弯时，前后轮都会产生侧偏角。如果前后轮侧偏角相等，则汽车实际转弯半径等于方向盘转角对应的转弯半径，称为“中性转向”；如果前轮侧偏比后轮大，汽车实际转弯半径大于方向盘转角对应的转弯半径，称为“不足转向”；如果后轮侧偏比前轮大，汽车实际转弯半径小于方向盘转角对应的转弯半径，称为“过度转向”。
图5
得到的时间——角度曲线为；
图6
得到的时间——速度曲线为：
图7
得到的时间——加速度曲线为：
图8
从图6中可以得到，在10s时驾驶员松开手让汽车回正，大概2.5s之后达到新的稳态，速度也逐渐稳定。在2.5s后加速度还很明显，但是越来越小，大概5s后到达新的稳定状态。
3.松油门转弯仿真
该仿真试验车辆在稳态回转时突然抬起油门踏板，使油门开度为0；然后以设定的角速度继续向回转圆内转向直至汽车的纵向速度小于2.5 m/s。仿真分为两个阶段执行，第一阶段在圆环形车道上将车辆加速，使车辆产生设定的侧向加速度，作为松油门转弯试验前的稳态条件；第二阶段关闭油门，发动机怠速或反牵引转速，然后以设定的角速度转动方向盘使汽车的回转半径逐步减小直到仿真结束。
弯道收油门仿真仅实验在稳态回转时油门突然关闭对车辆运动的影响。在关闭油门时，可以设置方向盘锁定或由驱动器调节转向值维持原转弯半径。从这种仿真中，我们可以得到车辆的性能参数有航向偏移、纵向减速度、侧滑角、横摆角、倾斜角等。弯道收油门仿真对回转半径的变化比较敏感，仿真收油门动作执行到5s结束。
汽车操纵稳定性虚拟仿真研究的开题报告

汽车操纵稳定性虚拟仿真研究的开题报告

汽车操纵稳定性虚拟仿真研究的开题报告
一、研究背景：
随着社会经济的快速发展，汽车已经成为现代社会中不可缺少的交通工具。

然而，随着这种便利的交通方式的普及，一些汽车安全问题也逐渐浮现。

其中，操纵稳定性
问题是影响车辆安全性的重点之一。

为了解决这个问题，研究汽车操纵稳定性虚拟仿
真技术，成为当前汽车安全研究领域的一个热点。

二、研究意义：
本研究拟通过建立汽车操纵稳定性虚拟仿真模型，对汽车操纵性能进行分析和优化。

在车辆开发、评价和测试中，可以采用虚拟仿真技术，降低了车辆开发的成本和
周期，提高了开发效率和安全性。

同时，这也为国内汽车制造业提供了技术上的支持。

三、研究内容：
本研究的核心是建立汽车操纵稳定性虚拟仿真模型，研究包括以下内容：
1. 基于车辆动力学和控制原理建立汽车操纵稳定性的计算模型，包括车辆运动学学理论和动力机械原理等。

2. 建立汽车操纵稳定性的虚拟测试平台，包括根据实际车辆特性的虚拟测试环境，以及实时与虚拟环境中采集数据的接口。

3. 基于虚拟测试环境进行仿真试验，通过试验结果对汽车操纵性能进行判定和改进。

四、研究方法：
本研究将采用计算机虚拟仿真技术，在建立汽车操纵稳定性虚拟仿真模型和虚拟测试平台的基础上，进行虚拟试验。

根据试验结果，对车辆操纵性能进行优化和改进。

五、预期成果：
本研究的预期成果包括建立汽车操纵稳定性虚拟仿真模型，搭建虚拟测试平台，进行基于虚拟仿真试验，发现和改进汽车操纵性能问题。

同时，本研究的成果也将为
汽车制造业提供技术支持，并对于汽车安全研究领域的发展产生积极的推动作用。