[发明专利]山区道路行驶车辆动力学模型建模方法有效
| 申请号： | 201110230423.9 | 申请日： | 2011-08-11 |
| 公开（公告）号： | CN102402644A | 公开（公告）日： | 2012-04-04 |
| 发明（设计）人： | 史忠科;王慧丽 | 申请（专利权）人： | 西北工业大学 |
| 主分类号： | G06F19/00 | 分类号： | G06F19/00 |
| 代理公司： | 暂无信息 | 代理人： | 暂无信息 |
| 地址： | 710072 *** | 国省代码： | 陕西;61 |
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| 摘要： | 本发明公开了一种山区道路行驶车辆动力学模型建模方法，用于解决现有的车辆动力学模型建模方法只针对平面行驶的车辆而造成适应性差的技术问题。技术方案是根据车辆的操纵动力学模型、轮胎模型以及各个车轮的纵向速度、法向载荷，建立车辆在山区道路行驶的车辆动力学模型，通过所建立的车辆动力学模型，以及所获取的车辆行驶状态数据和道路几何信息，分析模型的稳定性，对车辆在山区道路行驶的交通安全做出评价。在模型中，考虑了山区道路的坡度角，转弯时路面的侧倾角，以及转弯行驶时车辆各个轮胎法向载荷的动态变化等因素的影响，减少或预防交通事故的发生，从而提高了车辆在山区道路行驶的安全性。 | ||
| 搜索关键词： | 山区 道路 行驶 车辆 动力学 模型 建模 方法 | ||
【主权项】：
1.一种山区道路行驶车辆动力学模型建模方法，其特征在于包括下述步骤：(a)建立山区道路行驶的车辆动力学模型V · x = V y ψ · + { F xfo cos β o + F xfi cos β i - F yfo sin β o - F yfi sin β i + F xro + F xri } / m - g sin θ - m s h s ψ · γ · / m V · y = - V x ψ · + { F xfo sin β o + F xfi sin β i + F yfo cos β o + F yfi cos β i + F yro + F yri } / m - g cos θ sin α + m s h s γ · · / m ψ · · = ( F xfo cso β o - F xfi cos β i - F yfo sin β o + F yfi sin β i ) T f 2 I zz + ( F xro - F xri ) T r 2 I zz + ( F xfo sin β o + F xfi sin β i + F yfo cos β o + F yfi cos β i ) l f I zz - ( F yro + F yri ) l r I zz + I xz I zz γ · · I xx γ · · = I xz ψ · · + m s h s ( V · y + V x ψ · ) + m s h s gγ - ( K γf + K γr ) γ - ( D γf + D γr ) γ · I ω ω · kj = - R ω F xkj + T ekj - T bkj , k = f , r ; j = o , i ![]()
分别为车辆质心的纵向以及侧向加速度；Vx，Vy与车辆质心速度VG之间的关系为Vx＝VGcosδ，Vy＝VGsinδ，其中，VG为车辆质心处的速度，δ为车辆的质心侧偏角；ψ，γ分别为横摆角和侧倾角，![]()
分别为横摆角速度以及侧倾角速度，![]()
分别为横摆角加速度和侧倾角加速度；βo，βi分别为前外轮和前内轮的转向角；Fxkj，Fykj(k＝f，r；f＝o，i)分别为车轮坐标系中轮胎的纵向力和侧向力，k＝f，r代表前后，j＝I，o代表里外；lf，lr分别为质心到前、后轴的距离；Tf，Tr分别为车辆前、后轮的轮距；Izz为绕Z轴的转动惯量即横摆转动惯量，Ixx为侧倾转动惯量，Ixz为横摆侧倾转动惯量；m为整车的质量，ms为簧载质量；g为重力加速度，θ为道路的坡度角，α为路面的侧倾角；h为质心的高度，hs为质心到侧倾中心的距离；Kγf，Kγr分别为前、后悬架的侧倾刚度，Dγf，Dγr分别为前、后悬架的侧倾阻尼；Iω为车轮的转动惯量；ωkj(k＝f，r；j＝o，i)为车轮的角速度；Rω为车轮半径，Tekj(k＝f，r；j＝o，i)为车轮的驱动力矩，Tbkj(k＝f，r；j＝o，i)为车轮的制动力矩；(b)各个轮胎的纵向力和侧向力通过Dugoff轮胎模型表示如下F xkj = C xkj s kj 1 - s kj f ( λ kj ) k = f , r ; j = o , i F ykj = C ykj tan δ kj 1 - s kj f ( λ kj ) k = f , r ; j = o , i s kj = - 1 + R ω ω kj / V xkj , V xkj ≥ R ω ω kj 1 - V xkj / R ω ω kj , V xkj < R ω ω kj , f ( λ ) = ( 2 - λ ) λ , λ < 1 1 , λ ≥ 1 , ![]()
μ为道路的附着系数，Fzkj(k＝f，r；j＝o，i)为各个轮胎的法向载荷；(c)轮胎模型中各个车轮的纵向速度和法向载荷表达如下：V xfo = ( V x + 1 2 T f ψ · ) cos β o + ( V y + l f ψ · ) sin β o V xfi = ( V x - 1 2 T f ψ · ) cos β i + ( V y + l f ψ · ) sin β i V xro = V x + 1 2 T r ψ · V xri = V x - 1 2 T r ψ · F zfo = mgl r cos θ cos α 2 ( l f + l r ) - mgh 2 ( l f + l r ) sin θ - mg cos θ sin α l r h ( l f + l r ) T f - ma x h 2 ( l f + l r ) + ma y l r h ( l f + l r ) T f + K γf γ + D γf γ · T f F zfi = mgl r cos θ cos α 2 ( l f + l r ) - mgh 2 ( l f + l r ) sin θ + mg cos θ sin α l r h ( l f + l r ) T f - ma x h 2 ( l f + l r ) - ma y l r h ( l f + l r ) T f - K γf γ + D γf γ · T f F zro = mgl f cos θ cos α 2 ( l f + l r ) + mgh 2 ( l f + l r ) sin θ - mg cos θ sin α l f h ( l f + l r ) T r + ma x h 2 ( l f + l r ) + ma y l f h ( l f + l r ) T r + K γr γ + D γr γ · T r F zri = mgl f cos θ cos α 2 ( l f + l r ) + mgh 2 ( l f + l r ) sin θ + mg cos θ sin α l f h ( l f + l r ) T r + ma x h 2 ( l f + l r ) - ma y l f h ( l f + l r ) T r - K γr γ + D γr γ · T r ![]()
a y = V · y + V x ψ · .
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