驾驶员四轮转向汽车闭环系统运动稳定性研究(7)

驾驶员一四轮转向汽车闭环系统运动稳定性研究车速Ｗｋｍｈ’１图３．１３Ｒ）．０情况下的驾驶员一四轮转向汽车闭环系统的稳定性裕度因此，在车速很高的情况下，首先应该选择前、后轮转角同向这种控制方式，然后再根据汽车的具体参数确定合适的前、后轮转角比例控制参数，使得系统的稳定性随着车速的增加逐渐变好，这样才能保证高速行车的安全性。从以上的分析可见，当熟练驾驶员模型建立之后，可以从驾驶员一四轮转向汽车闭环系统的运动稳定性和稳定性裕度两个方面，去评价四轮转向汽车的运动稳定性，并进行优化设计。以上分析的是不足转向特性的驾驶员一四轮转向汽车闭环系统的稳定性，下面再就过多转向汽车的运动稳定性进行分析。３．４．２过多转向情况下的运动稳定性分析图３．１４至图３．１７为原车后轮总侧偏刚度降至－４０１８５Ｎ／ｒａｄ时所得的驾驶员一四轮转向汽车闭环系统的运动稳定性定量分析结果，侧偏刚度降低可以理解为气压减小所致。此时汽车的稳态转向特性为过多转向特性，临界车速为７７．２４ｔ川／ｈ。由图３．１４至图３．１７可以看出，Ｒ，０一组的控制参数下的四轮转向汽车的南京航空航天大学硕士学位论文稳定性在低速段都显著恶化，而前轮转向汽车（Ｒ＝０）和Ｒ＜０一组控制参数则没有这种情况，其在低速段的稳定性还是比较好的。由此可见，具有过多转向特性的四轮转向汽车和具有不足转向特性的汽车一样在低速段不宣采用前、后轮同向转动这种控制方法，而应该采用前、后轮反向转动的控制方法。另外，对于具有过多转向特性的汽车，无论是前轮转向还是四轮转向闭环系统的特征值实部在接近临界车速时都开始由负变为正，并且是迅速变化，可见在接近临界车速时闭环系统会迅速失稳。覃｝Ｋ喇辕械犁姑球螺帐车速ｕ／ｋｍｈ。’图３．１４Ｒ＞０时后轮侧偏刚度降低后驾驶员一四轮转向汽车闭环系统的运动稳定性驾驶员一四轮转向汽车闭环系统运动稳定性研究蜘泛嚷鼯俅磐强晕ｌ辗懈车速ｕ，ｋｍｈ＿ｌ图３．１５Ｒｃ０时后轮侧偏刚度降低后驾驶员一四轮转向汽车闭环系统的运动稳定性蜊靼掣裂＊端帐车速ｕ，ｋｍ一图３．１６Ｒ＞０时后轮侧偏刚度降低后驾驶员一四轮转向汽车闭环系统的稳定性裕度南京航空航天大学硕士学位论文车速ｔＹｋｍｈ＂图３．１７Ｒ《０时后轮侧偏刚度降低后驾驶员一四轮转向汽车闭环系统的稳定性裕度综上所述，四轮转向汽车也应具有适度的不足转向特性才能保证稳定性比较好，而且后轮转角的控制对汽车的运动稳定性是至关重要的。低速时宜采用前、后轮转向相反的控制方法，高速时宜采用前、后轮转向相同的控制方法，且高速时的控制参数Ｒ不宣过大，像本文所采用的某型轿车的参数Ｒ就要控制在０．７８的范围内，否则闭环系统仍然会失稳。后轮转角的变化范围可以利用本文给出的驾驶员一四轮转向汽车闭环系统的运动稳定性分析方法初步确定，还应该兼顾驾驶员对于操纵稳定性的主观评价。当驾驶员模型建立以后，在汽车设计过程中可以从以下两个方面去保证四轮转向汽车的操纵稳定性：其一是从汽车操纵性的角度，根据汽车在一些典型行驶工况下的运行状态，以驾驶员对汽车的易操纵性进行综合评价；其二是从汽车的运动稳定性角度，在熟练驾驶员模型的基础上，以汽车的运动稳定性和稳定性裕度为指标，对汽车运动稳定性进行综合评价。驾驶员一四轮转向汽车闭环系统运动稳定性研究第四章矩阵摄动法在四轮转向汽车运动稳定性分析中的应用上一章从系统与控制理论的角度定量地分析了四轮转向汽车开环系统和驾驶员一四轮转向汽车闭环系统的运动稳定性，通过改变前、后轮控制参数Ｒ来揭示系统的稳定性规律。这一章将运用现代动力学的运动稳定性理论与非对称矩阵特征值问题的矩阵摄动理论和动力学系统结构参数灵敏度理论相结合的方法，定量地揭示单个和多个汽车参数共同对驾驶员一四轮转向汽车闭环系统运动稳定性的影响的内在规律，这不仅具有一定的理论价值，而且可以为四轮转向汽车和前轮转向汽车的优化设计，以及汽车动力学与控制系统参数的优化设计，提供最佳的搜索方向。４．１矩阵摄动法概述在机械、航空、航天、土木、海洋、船舶及车辆等工程部门中，有许多大型复杂结构需要进行分析和设计计算。大概自本世纪７０年代以来，这些大型复杂结构的设计已由静态设计逐渐转为动态设计。人们希望在产品的设计、制造、安装、调试及使用过程中能全面保证产品的动态特性。但由于结构的复杂性，大型复杂结构的动态设计的计算要消耗大量的计算时间。在大型复杂结构动态迭代设计过程中，为了获得满意的设计需要多次反复修改设计，这就更需要惊人的计算时间。因此，结构修改后快速而有效的重分析技术是十分必要的。不仅如此，在结构迭代设计中还需要有快速的动态灵敏度分析的计算方法【３３】。４．１．１矩阵摄动法的研究背景及意义矩阵摄动理论主要研究结构参数有小变化时结构的固有特性和响应特性的变化。因此，矩阵摄动理论是解决结构动态设计修改中的两个基本问题（灵敏度分析和快速重分析１的有力手段【３”。经过３０多年的发展，矩阵摄动法已经广泛的应用于解决各类工程实际问题，其主要在大型复杂结构的振动问题中应用较多。而本文将首次将其运用到四轮转向汽车稳定性分析中，在驾驶员一四轮转向汽车闭环操纵系统动力学模型的基础上，应用非对称矩阵特征值问题的矩阵摄动理论，给出驾驶员一四轮转向