一种车辆行驶稳定性区域的确定方法技术

本发明专利技术公开了一种车辆稳定性区域的确定方法，主要包含以下步骤：步骤一、建立完整的车辆侧向动力学模型；步骤二、绘制车辆的质心侧偏角速度‑质心侧偏角相轨迹曲线族；步骤三、确定出稳定边界相轨迹；步骤四、直线形式拟合稳定边界；步骤五、制作稳定边界斜率和截距关于车速和路面附着系数的三维map。本发明专利技术定量的表征出了车辆行驶稳定性区域，建模简单，具有一定的实时性和有效性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种车辆行驶稳定性区域的确定方法，尤其涉及一种通过质心侧偏角相平面稳定边界三维map的处理进行车辆行驶稳定性区域确定的方法。
技术介绍
相平面是一种针对非线性系统运动轨迹的图形解法，不必对非线性方程进行具体求解，通过在相平面上绘制系统的运动轨迹，可以直观准确的观察出相关变量之间的关系，从而确定系统在不同初始条件下解的运动形式。对于车辆这种处于高度非线性状态的系统来说，相平面分析法是表征其特性的一种全面、直观而且有效的方法。目前针对车辆稳定性的相平面主要包含两种，一种是直接基于车辆状态的相平面轨迹，另一种是将车辆状态进行一定意义的变形，从而形成的能量相平面轨迹。其中车辆的质心侧偏角速度-质心侧偏角相平面直接的反映了车辆对于期望轨迹的跟随行驶能力，对于车辆的稳定性来说具有重要的研究意义。但是，目前对于该相平面的研究十分有限，并没有系统性的描述相平面的稳定性区域和非稳定性区域，通用性很差，因此也不能被很好的用来分析、控制和评价车辆的稳定性特性。在这种研究背景之下，对于质心侧偏角速度-质心侧偏角相平面的稳定性区域的描述和研究变得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对质心侧偏角速度-质心侧偏角相图，提出一种新型的车辆行驶稳定性区域的处理方法，并确定出车辆侧向稳定性边界的三维map。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的，一种车辆行驶稳定性区域的确定方法，包括以下步骤：步骤一、结合车辆侧向运动机理和Unitire统一轮胎模型，建立完整的车辆侧向动力学模型；步骤二、根据步骤一建立的车辆侧向动力学模型，通过参数形式传递车辆状态初值，包括质心侧偏角和质心侧偏角速度，通过参数赋值输入驾驶员意图和路面情况，即车速和路面附着系数，在不同的初始状态下，绘制车辆不同工况下的质心侧偏角速度-质心侧偏角相轨迹曲线族；步骤三、根据步骤二中得到的车辆不同工况下的质心侧偏角速度-质心侧偏角相图，利用插值方法确定出每种工况下稳定边界的相轨迹；步骤四、将步骤三中得到的稳定边界的相轨迹进行线性拟合，用直线的形式对质心侧偏角速度-质心侧偏角相平面的稳定边界进行描述，得到不同工况下的稳定边界直线；步骤五、对步骤四中不同工况下的稳定边界直线的斜率和截距进行汇总，并制作稳定边界斜率和截距关于车速和路面附着系数的三维map，从而确定出车辆的稳定性区域。本专利技术由于采用了上述的技术方案，本专利技术具有以下积极效果：1.本专利技术基于数据进行车辆侧向动力学建模，建模过程简单实用，能够完整的反应车辆的动力学特性；2.本专利技术采用直线拟合的方法对边界轨迹进行拟合，减少了运算量，通用性强；3.利用本专利技术得出的稳定边界三维map，能够快速的规划出车辆的稳定性区域，对应用于实车上的实时性和精确性有可靠的保障；4.本专利技术算法简捷，可靠性强，节约了大量的资源和成本，为车辆稳定性的控制和评价打下了坚实的基础。附图说明图1为双轨车辆模型示意图；图2为车辆相轨迹曲线示意图；图3(a)为摩擦系数为0.8，车速为10m/s的相平面曲线图图3(b)为摩擦系数为0.8，车速为20m/s的相平面曲线图图3(c)为摩擦系数为0.8，车速为25m/s的相平面曲线图图3(d)为摩擦系数为0.8，车速为35m/s的相平面曲线图图4(a)为车速为30m/s，摩擦系数为0.1的相平面曲线图图4(b)为车速为30m/s，摩擦系数为0.3的相平面曲线图图4(c)为车速为30m/s，摩擦系数为0.5的相平面曲线图图4(d)为车速为30m/s，摩擦系数为0.7的相平面曲线图图5为稳定边界斜率k三维map图6为稳定边界截距b三维map具体实施方式下面结合附图，对专利技术所提出的技术方案进行进一步阐述和说明。本专利技术提供一种车辆稳定性区域的确定方法，该方法包括以下步骤：1.结合车辆侧向运动机理和Unitire统一轮胎模型，建立完整的车辆侧向动力学模型为了获取车辆的质心侧偏角速度-质心侧偏角相图，本专利技术针对车辆的横摆运动和侧向运动建立完整的车辆动力学模型，首先做出如下假设：不考虑车辆转向系统的影响，把前轮转角δf作为系统的输入；忽略悬架的作用，认为汽车沿z轴的位移，绕x轴的侧倾角与绕y轴的俯仰角均为零；不考虑轮胎载荷的变化和地面切向力对轮胎侧偏特性的影响；忽略空气动力的作用，驱动力不大；汽车沿x轴的纵向速度不变。本专利技术采用ISO标准车辆坐标系，坐标原点设在车辆的质心处，车辆沿车头向前行驶的方向设为x轴正方向，水平向左为y轴的正方向，z轴正方向垂直于x轴、y轴组成的平面，方向由右手螺旋定则确定。根据达朗贝尔定理，车辆所受到的惯性力矩和惯性力引起的力矩和与车辆所受到的所有外力矩之和相等，从而得到车辆的运动平衡方程。车辆沿y轴的侧向合力∑Fy： ΣF y = m ( r · v x + v · y ) - - - ( 1 ) ]]>整车质量围绕z轴产生的横摆力矩之和∑Mz： ΣM z = I z · r · - - - ( 2 ) ]]>在这里仅考虑车辆的侧偏运动，忽略车辆的纵向滑移，由于设定纵向车速vx不变，则质心侧偏角β及其变化率可近似的表示为： β = v y v x β · = v · y v x - - 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车辆行驶稳定性区域的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、结合车辆侧向运动机理和Unitire统一轮胎模型，建立完整的车辆侧向动力学模型；步骤二、根据步骤一建立的车辆侧向动力学模型，通过参数形式传递车辆状态初值，包括质心侧偏角和质心侧偏角速度，通过参数赋值输入驾驶员意图和路面情况，即车速和路面附着系数，在不同的初始状态下，绘制车辆不同工况下的质心侧偏角速度‑质心侧偏角相轨迹曲线族；步骤三、根据步骤二中得到的车辆不同工况下的质心侧偏角速度‑质心侧偏角相图，利用插值方法确定出每种工况下稳定边界的相轨迹；步骤四、将步骤三中得到的稳定边界的相轨迹进行线性拟合，用直线的形式对质心侧偏角速度‑质心侧偏角相平面的稳定边界进行描述，得到不同工况下的稳定边界直线；步骤五、对步骤四中不同工况下的稳定边界直线的斜率和截距进行汇总，并制作稳定边界斜率和截距关于车速和路面附着系数的三维map，从而确定出车辆的稳定性区域。

【技术特征摘要】
1.一种车辆行驶稳定性区域的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、结合车辆侧向运动机理和Unitire统一轮胎模型，建立完整的车辆侧向动力学模型；步骤二、根据步骤一建立的车辆侧向动力学模型，通过参数形式传递车辆状态初值，包括质心侧偏角和质心侧偏角速度，通过参数赋值输入驾驶员意图和路面情况，即车速和路面附着系数，在不同的初始状态下，绘制车辆不同工况下的质心侧偏角速度-质心侧偏角相轨迹曲线族；步骤三、根据步骤二中得到的车辆不同工况下的质心侧偏角速度-质心侧偏角相图，利用插值方法确定出每种工况下稳定边界的相轨迹；步骤四、将步骤三中得到的稳定边界的相轨迹进行线性拟合，用直线的形式对质心侧偏角速度-质心侧偏角相平面的稳定边界进行描述，得到不同工况下的稳定边界直线；步骤五、对步骤四中不同工况下的稳定边界直线的斜率和截距进行汇总，并制作稳定边界斜率和截距关于车速和路面附着系数的三维map，从而确定出车辆的稳定性区域。2.如权利要求1所述的一种车辆行驶稳定性区域的确定方法，其特征在于，所述步骤一建立完整的车辆侧向动力学模型的过程包括：车辆关于横摆角速度r和质心侧偏角β的表达式为： r · = ΣM z I z β · = ΣF y m · v x - r ]]>综合四个轮胎的受力分析，侧向合力∑Fy与合力矩∑Mz表示为：∑Fy＝(Fyfl+Fyfr)cosδf+Fyrl+Fyrr ΣM z ...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭洪艳，宋林桓，刘风，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22