汽车稳定性控制系统硬件在环仿真试验台设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 摘 要 汽车稳定性 控制系统通过控制驱动轮滑转状态改善车辆在软弱附着路面的牵引性和操纵稳定性 ,汽车电控系统开发的实质是进行车辆控制原型及执行器间的性能匹配 ,但单纯计算机仿真难以完成这一任务。随着相关技术的成熟，硬件在环仿真以其开发周期短、成本低和接近实际情况正成为汽车电控系统开发的主要研究手段。 本文主要研究利用 件模拟捷达车的稳定性控制系统中的控制器，通过用 件的编程和控制算法来实现对车轮的制动压力的分配以及完成对控制器硬件的检测任务。试验台主要是把计算机和硬件， 如：传感器，执行器连接到一起，形成一个完整的汽车稳定性控制系统。 基于 件平台建立了车辆驱动 稳定性 控制硬件在环仿真平台，通过该平台进行了控制器硬件在环仿真实验。实验结果表明了控制器能够稳定工作，控制算法可以有效控制驱动轮的滑转，显著改善车辆的起步加速性能，为实车试验以及电控单元的进一步开发打下了基础。 关键词 ：稳定性；策略；仿真；侧偏角；横摆角速度 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 to by in to of is a of is o of in in is to is of to to of is to a on of a in of in of u s hi 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 摘 要 I 1 章 绪 论 1 述 1 车稳定性控制系统硬件在环仿真试验台的国内外研究现状 1 外研究现状 1 内研究现状 2 究汽车稳定性控制系统硬件在环仿真实验台的 目的和意义 3 车稳定性控制 系统硬件在环仿真试验台的核心问题及研究热点 4 车稳定性控制 系统硬件在环仿真 试验台 的发展前景 4 第 2 章 试验台的组成和原理及控制策略 6 车稳定性控制硬件在环仿真试验台的组成 6 车稳定性控制系统的理论基础与工作原理 6 车稳定性控制 系统的理论基础 6 车稳定性控制 系统的工作原理 7 车稳定性控制 系统的控制策略 7 度转向时的控制措施 7 足转向时的控制措施 8 章小结 8 第 3 章 汽车稳定性控制系统的控制算法 9 车失稳的原因 9 摆角速度对汽车稳定性的影响 9 导理想二自由度的汽车模型 10 辆稳定性控制理想目标的确定 12 想横摆角速度的计算 12 想质心侧偏角的计算 12 制算法 14 章小结 14 第 4 章 汽车稳定性控制系统 硬件在环 仿真试验台 硬件设计 15 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 件系统 15 算机 15 感器 及执行器 16 集卡 18 章小结 20 第 5 章 件在环仿真试验台 软件设计 21 件介绍 21 件简介 21 要特点 21 统软件设计 26 统软件框图 26 章小结 26 第 6 章 汽车稳定性控制系统仿真分析 27 统仿真试验台 27 达汽车动力学模型的基本参数 27 车稳定性控制系统控制算法的验证 28 行仿真试验 28 真结果 31 结 论 32 参考文献 34 致 谢 35 附录 A 外文文献 36 附录 B 外文文献的中文译文 42 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 第 1 章 绪 论 述 汽车电子稳定程序控制系统又称为汽车稳定性控制系统，英文缩写为 但车型不同，其缩写有所不同。沃尔沃称其为 马称其为 田称其为 原理和作用基本相同。汽车电子稳定性程序控制系统是通过实时调整车辆的运行状态，使车辆能够按照驾驶员的意图行驶，并防止车辆失稳的汽车主动安全装置，是当 今国际上汽车主动安全领域的研究热点。 在制动防抱死系统 (驱动防滑系统 (础上发展起来的。 1992 年司与 司共同合作，在 基础上开发出车辆的动力学稳定控制系统 (它是通过横摆角速度反馈控制来调节发动机的输出扭矩，从而实现了对车辆行驶方向性和稳定性的控制。该系统安装在 种系统只是在原有的 基础上增加了方向盘转角传感器，横摆角速度通过左右两个非驱动轮的轮速差来间接估算的 1。第一代 统是 最早原型。 统自从诞生之日起，经过短短的十几年的迅猛发展，它的市场普及率越来越高。 2004 年欧洲新车 平均装车率达到了 36%，而德国的新车装车率更是达到了 64%1。在美国， 经于 2007 年成为轻型汽车的强制标准，根据 要求， 2008 年 9 月 2009 年 8 月 车率要达到 55%； 2009 年 9 月 2010 年 8 月 5%；而 2010 年 9 月 2011 年 8 月 车率要达到 95%。而在我国普及率只有 3%4%，与国外差距明显 1。 在汽车开发过程中，实车试验具有相当的危险性，同时对场地要求很苛刻，所以需要硬件在环仿真平台。本文基于 建了 硬件在环仿真平台。所采用的 2 自由度整车模型由 仿真模块搭建，仿真周期为 1有效地对车辆运动状态进行仿真。 车稳定性控制系统 硬件在环仿真试验台 的国内外研究现状 外研究现状 研究初期，人们提出了有关 一些解决方案，并未进行实际的应用。第一个解决方案由 提出，他通过改变汽车在全制动转弯时车轮滑动率的分配，来降低车辆的 偏航，同时也减少了制动距离； 提出了另一种解决方案，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 将 悬架控制、转向控制作为子系统添加到车辆的动态控制系统中；同时一些有关通过四轮转向，四轮驱动和主动悬架等来改善汽车稳定性的文献也有发表：在文献中提到通过利用 控制车辆的动念运动，并指出通过利用驾驶员期望的汽车运动与汽车实际运动之间的差别来单独控制车轮滑动率的必要性。德国 司根据 和 提出的思想，与 司合作，从1992 年开始致力于该系统的开发，并在当年推出了第一代 系统，它只是通过监测横摆角速度来调整发动机的输出扭矩来阻止汽车进入非稳定行驶工况。两年后，它们在第一代的基础上推出了第二代系统，该系统是根据监测左右轮速差通过施加制动力和改变发动机输出扭矩来改善汽车的动力学稳定性。两年后他们又推出第三代产品，从最开始的只对横摆角速度控制，增加到也对车辆质心侧偏角的控制，从而使汽车行驶稳定，控制更加完善。到 1998 年为止，该公司开发的 以用在所有驱动形式 (前轮驱动、后轮驱动、四轮驱动 )的汽车上。此外，福特汽车公司通过仿真于 1995 年提出了其 基本构想，是用横摆角速度作为反馈控制来实现自彳亍转向的制动力矩控制。丰田汽车公司开发出了通过主动差动控制来改善汽车在转向极限时操纵稳定性和方向稳定性的动力学稳定性控制系统 后，奔驰公司也推出了 迪拉克推出了其 品，成为北美第一个关于 统的制造商。此外，尼桑公司及三菱公司等也都在开发自己的动力学稳定性控制系统。各汽车制造厂商所研发的汽车稳定系统的功能与 统的功能相似，只是采用了不同的英文缩写。例如，宝马公司将其称为 统， 而保时捷和丰田公司则将其分别称为 统，许多国际知名的汽车制动器制造商，例如德国的 司等，也在其产品中集成了具有相同功能的车辆动态控制系统，并都根据其产品的特点，采用了下列英文 (或的文 )缩写： 。如今，所有奔驰牌轿车均早己安装了该系统，大众和宝马公司也逐步将其由选装改为标准配置 2。 内研究现状 国内对汽车动力学稳定性控制的研究起步较晚，大多数学者只是基于理论研究，目前还没有成熟产品问世。国内对 研究大都通过模拟仿真的形式，来揭示 ：程军 用模拟的方法研究了汽车车动力学控制系统，采用闭环的横摆角速度及汽车侧偏角控制，用它们之问的相平面来确定稳定性区域，采用 制算法，并且讨论了汽车动力学稳定性控制和 结合与切换问题。王德平等对 原理进行了简要分析，并提出了车身侧偏角的控制准则，采用逻辑门限值控制算法，对汽车动力学稳定性进行了仿真分析，并在汽车驾驶模拟器所提供买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 的虚拟环境下进行了试验验证。赵治国等提出了车辆侧滑速度的 3 种实时估计方案，视实际车辆前后轮侧偏刚 度为有界不确定性参数，设计了车辆动力学稳定性变结构控制策略来跟踪线性两自由度理想车辆模型的稳态输出响应，通过仿真验证了该方案的可行性。董华林等在 境下建立了整车虚拟样机模型，采用汽车侧偏角估计期望横摆角速度的边界，以横摆角速度为控制变量，对 统进行了仿真研究。国内许多高校都积极开展了对 统的研究工作，大多通过软件仿真或硬件在环仿真对 统进行了研究，着重点有所不同，有的重在对控制算法进行验证，有的重于探讨 统的具体实现问题。上海交通大学，承担的上汽基金会的重点公关项目 的“汽车动力学控制系统开发与实车试验”项目已经得到顺利完成，为国内 外，吉林大学、清华大学、同济大学、西北工业大学等高校，中国重汽集团、上海汇众汽车制造有限公司等企业和济南捷特汽车电子等研究所也在这方面开展了研究工作 3。 究汽车稳定性控制系统 硬件在环仿真实验台 的 目的和意义 随着汽车行驶速度不断提高，急速转弯行驶时，由于会出现路面状况变化 (如冰雪路面、沙漠或沙砾路面等 )紧急避让等难以预计的情况，而引起不稳定因素，如转向过度、转向不足或者是打滑，甚至急剧旋转等 情况发生。在这种情况下， 统会自动比较驾驶员意图和实际路线的差距，通过控制发动机输出功率和各车轮的制动力来减少车轮打滑和车身旋转以提高车辆控制力，迅速闪避危险，避免事故发生 4。 统是一个闭环控制系统，当车辆在转向、制动或打滑时，通过对制动、动力系统的干涉，稳定车辆的行驶。例如，当驾驶员在转向时，经常会由于操作失误，产生“转向过度”或“转向不足” 5。如果不立即改正，车辆就会偏离正确的行驶轨迹，严重时还会发生事故。此时， 统将会通过对一个以上的前、后车轮进行制动干预，使车辆能迅速克服 上述操作失误，不偏离正确的行驶轨迹，确保安全。 这说明开发研究 统十分必要。 随着道路条件的改善，汽车行驶速度越来越高，高速状态下行驶的汽车在紧急转向、制动，或在较大侧向风影响下转向时，其侧向力常常接近附着极限或达到饱和状态，从而出现侧滑、激转或转向反应迟钝等丧失稳定性的危险情况。汽车电子稳定程序控制系统 (以调节车轮纵向力大小及匹配来使车辆在紧急转向、制动或受侧向风作用时具有良好的操纵性和稳定性，可见它对于提高车辆的主动安全性、减少事故风险及减轻驾驶员负担具有重要意义。 汽车主动安全领 域技术的制高点，该项技术被国外大公司所垄断，国内尚处于研发阶段。在 发过程中，需要大量实车试验。该试验有两大困难：一是试买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 验具有相当的危险性，二是试验对场地要求很苛刻。所以，开发硬件在环仿真平台就成为一种迫切需求。该仿真平台对加速 制器的算法开发有重大作用。本文采用了 司的 为下位机来搭建系统。本方案通过深入调研，主要考虑性能、价格、易实现性等方面之后，最终选择了 案来进行系统搭建 6。 车稳定性控制 系统 硬件在环仿真 试验台 的核心问题及研究热点 目前， 车辆稳定性控制系统通过对车辆纵向、横向及垂向运动的控制来提高车辆在危险工况下的操纵性能。车辆稳定性控制系统有三个主要的问题 4： (1)要设计合理的状态观测器，对难以进行测量的物理量进行估计，例如，质心侧偏角。 (2)横摆力矩控制策略的设计，即根据车辆目前的状态计算出所需的横摆力矩，目前大部分研究均集中在该方面。 (3)如何分配各车轮上的制动力已精确实现所需的横摆力矩。 目前， 统研究的热点主要集中在 5： (1)传感器技术的发展：传感器技术直接推动了 快速发展，通过采用价格低廉的高精度微机 械横摆角速度传感器，不仅提高了可靠性而且降低了成本，采用集成化的压力传感器实现压力的精确控制。 (2)液压控制单元的设计：下一代 采用模拟控制阀 (A/D 阀 )优化液压控制及车轮控制，通过优化的封装工艺，进一步降低重量。 (3)硬件设计：采用功能更加强大的 汽车状态进行更加精确的估算，采用鲁棒性更好的非线性控制技术对汽车侧向稳定性进行优化控制。 (4)系统集成化综合控制技术：通过车载网络与自适应巡航系统 (车身侧倾控制系统 (汽车控制系统实现数据共享及整车性能优化控制，提高汽 车综合安全性能。 车稳定性控制 系统 硬件在环仿真 试验台 的发展前景 制系统作为主动安全系统，它在汽车制动工况和驱动工况下仍然有效，因此汽车制动工况，特别是 作时， 间的协调控制；汽车驱动工况下，特别是 作时， 发动机力矩协调控制将是今后研究的重点。随着车载网络技术的迅速发展，汽车底盘的控制技术日益向网络化和集成化过渡， 主动前轮转向、侧倾稳定性控制等汽车的其它控制系统进行整合，从而实现汽车操纵稳定性的优化，是未来的发展方向 6。 此外，由博世公司设计开发 的新版电子稳定系统 经上市。它不仅功能买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 更强大，控制元件的体积和重量也更小、更轻。 前面所述的功能之外更加强调安全性，电子预制动功能 (以在快速收油门的同时，通过提前制动来缩短制动距离；刹车盘擦干功能 (以在驾驶员毫无察觉的情况下使刹车片按一定频率擦拭刹车盘，从而防止刹车盘在雨天形成水膜，保持刹车盘的干燥、高制动性能。今后， 功能不 仅局限于实现制动防抱死、驱动防滑和保持车身稳定这三项上，而是在此基础上进一步扩展。例如能使车辆在下坡时保持一定速度的下坡控制系 统 (首次应用到豪华 有使车辆在斜坡上可以顺利起动的坡起辅助系统 (此外，“载荷自适应控制”可以根据轻型卡车实际重量来控制 响应力度 7。 由此 可见， 开发研究 统十分必要 ，它对于提高车辆的主动安全性、减少事故风险及减轻驾驶员负担具有重要意义。 因此设计一个测试稳定性控制系统的汽车稳定性系统硬件在环仿真 试验台是以后 对稳定控制系统的发展有很大的意义。 本文主要介绍汽车稳定性控制系统 硬件在环仿真试验台 在国内外的发展情况，以及汽车稳定性系统的研究意义和目的，以及 工作原理 和理论基础。还有介绍了在本次设计中用到的软件和需要解决的热门问题。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 第 2 章 试验台的 组成 和 原理 及控制策略 车稳定性控制硬件在环仿真 试验台的组成 汽车稳定性控制硬件在环仿真试验台由硬件和软件部分组成。软件主要是 司的 件，在本次仿真中使用的是 本 。 虚拟仪器（ 基于计算机的仪器。计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。粗略地说这种结合有两种方式，一种是将计算机装入仪器，其 典型的例子就是所谓智能化的仪器。随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器功能也越来越强大，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。另一种方式是将仪器装入计算机。以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。虚拟仪器主要是指这种方式。下面的框图反映了常见的虚拟仪器方案。 硬件部分主要是计算机 、 各种传感器 、 和执行器组成。普通计算机就行，本次设计使用的是个人笔记本电脑。传感器有 轮速传感器 ，横摆角速度传感器， 转向角传感器 组成。执行器主要是 8 个电磁阀。 车稳定性控制系统的理论基础与工作原理 车稳定性控制 系统的理论基础 汽车在路面上行驶，其附着力要受路面条件的影响，当附着力达到附着极限时，车辆的动力学性能将发生改变。附着力包括纵向力和侧向力，当纵向力达到附着极限时，将影响车辆的驱动性能或制动性能。同理，当侧向力达到附着极限时就将影响车辆的侧向稳定性能。侧偏力是由于路面的侧向倾斜、侧向风或曲线行驶时的离心力等作用引起的，随之也产生侧偏角。从轮胎特性 方面来说，随着侧偏角的增大，其侧偏角与侧偏力的关系也将发生变化 ，其中轮胎垂直载荷和轮胎的滑移率相同 。 当侧偏角较小时，侧偏力基本与侧偏角成线性关系，但当侧偏角到达一定值时其侧偏力不在随侧偏角的增加而增加，而是基本保持不变，达到饱和状态，也就是侧偏力达到附着极限 8。 路面的附着情况不同，汽车达到饱和状态时的侧偏角也不相同，高附着路面轮胎的侧偏力附着极限值要比低附着路面要高。汽车在路面行驶时常要作曲线运动，当侧向加速度比较小时，侧偏角也比较小，与侧偏力基本上成线性关系。当进行高速转弯或在滑路上转弯时，侧向力接近附着极限或达到饱和状态，车辆的转向特性将发生改变。一方面汽车处于失控状态，出现转向半径迅速减少或迅速增大的过多转向或不足买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 转向过量的危险局面，从而导致侧滑、激转 (转向反应迟钝等丧失稳定性和方向性的危险局面；另一方面使驾驶员不能准确的操纵而引起事故。一般说来，只有当汽车的响应 (如横摆角速度等 )与方向盘转角满足一种线性关系时，驾驶员才能正确的操纵汽车，而在极限行驶工况时，这种关系已变成一种非线性关系，驾驶员想适应这种关系是很困难的，因此也就引起事故的发生。 车稳定性控制 系统的工作原理 统包含 抱死刹车系统）及 防侧滑系统），是这两种系统功能上的延伸。因此， 得上是当前汽车防滑装置的最高级形式。控制单元通过这些传感器的信号对车辆的运行状态进行判断，进而发出控制指令。有 只有 汽车，它们之间的差别在于 能被动地作出反应，而 能够探测和分析车况并纠正驾驶的错误，防患于未然。 过度转向或不足转向特别敏感，例如汽车在路滑时左拐过度转向（转弯太急）时会产生向右侧甩尾，传感器感觉到滑动就会迅速制动右前轮使其恢复附着力，产生一种相反的转矩而使汽车保持在原来的车道上。 统 由传感器、 执行器三大部分组成，在电脑实时监控汽车运行状态的前提下，对发动机及制动系统进行干预和调控。在汽车行驶过程中，方向盘转角传感器感知驾驶员转弯的方向和角度，轮速传感器感知车轮的速度，制动压力传感器感知制动装置的制动压力，而横摆角速度传感器则感知汽车绕垂直轴线的运动，横向加速度传感器感知汽车发生横向移动时的横向加速度。 得这些信息之后，通过计算来判断汽车要正常安全行驶和驾驶者操纵汽车意图的差距，然后由 出指令，调整发动机的转速和车轮上的制动力，从而修正汽车的过度转向或转向不足，以避免汽车打滑、转向过度、转向不足和抱死，从而保证汽车的行驶安全。 汽车与路面之间力的作用全靠轮胎，轮胎通过纵向、横向滑转来传递地面施加给汽车的纵向及侧向力。轮胎力和其他外力决定了汽车的运动，也由此决定了其稳定性。过对每个车轮滑移率的精确控制，使各个车轮的纵向分力和侧向分力迅速改变，从而在所有工况下均能获得所期望的操纵稳定性 9。 车稳定性控制 系统的控制策略 度转向时的控制措施 当汽车一旦出现过度转向，驱动力分配系统就会降低驱动力矩，以提高后轴的侧向附着力。地面作用于后轴的侧向力 相应地也会提高，从而产生一个与过度转向相反的横摆力矩。位于弯道外侧的非驱动前轮开始时几乎不滑动，若仅依靠动力分配系统还不能制止开始发生的不稳定状态，控制系统将自动对该前轮实施瞬时制动，使它产买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 生较高的滑动率，导致该车轮受到的侧向力迅速减小而纵向制动力迅速增大，于是也产生一个与横摆方向相反的横摆力矩。由于对一个前轮制动，车速也会降低，从而获得了一个附带产生的有利于稳定性的因素 10。 足转向时的控制措施 当汽车的 统判定汽车具有较大的不足转向倾向时，控制系统会自动对位于弯道内侧的后轮实施瞬时 制动，以产生预定的滑动率，导致该车轮受到的侧向力迅速减小而纵向制动力迅速增大，于是产生了一个与横摆方向相同的横摆力矩。此外还获得了两个附带的减小不足转向倾向的因素。首先，由于制动而使车速降低；其次，由于差速器的作用，对内侧后轮制动从而导致外侧后轮被加速，即外侧后轮受到的驱动力增加而侧向力减小，于是产生了又一个所期望的补偿横摆力矩。 在国外，最早出现车辆转向稳定性控制专用的传感器很少，车辆的横摆角速度大多是通过内外车轮的轮速差间接估计得到的，因此在一些复杂工况下很难保证车辆的转向稳定性。 1995 年之后，伴随 着新一代使用横摆角速度和侧向加速度传感器的车辆转向稳定性控制系统的出现，车辆转向稳定性控制的基本形式得到了确认。在这一阶段，基于这种组成结构的车辆转向稳定性控制算法开始出现。德国博世公司 控制方法是采用车辆实际运行状态与车辆理想运行状态的误差反馈来决策车辆的横摆力矩，并通过差动制动或对发动机的控制实现对车辆横摆运动的调节。 日本丰田公司的车辆转向稳定性控制策略是使用基于车身侧偏角和车身侧偏角的变化率这对儿状态变量的相平面方法来分析车辆在紧急转向时的动力学稳定性，并主动制动横摆力矩控制系统。由于车辆转 向稳定性控制系统中所需要的车辆运行状态参数并不能完全由传感器直接测量得到，因此如何通过测量的车辆状态参数推测不易测量的车辆状态参数或路面的状态是近几年车辆转向稳定性控制的研究热点，己经有大量的状态估计方法出现，极大地改善了控制系统的可靠性。结合车辆模型观测器和伪积分建立了车身侧偏角的估计方法。结合车辆横摆角速度和车身侧偏角单纯的运动学关系及车辆在横摆平面内的动力学模型建立了车辆横摆角速度和车身侧偏角的估计方法。使用分层的神经网络方法建立了车身侧偏角估计的新方法。实时准确估计了车辆的动力学参数，如 :车身及轮胎 侧偏角，道路附着系数和轮胎侧向力。利用最优四轮滑移率控制方法提高了车辆的稳定性和易操作性 11。 章小结 本文主要介绍汽车稳定性控制系统 硬件在环仿真试验台的组成和 工作原理以及工作的理论基础。还介绍了汽车稳定性控制系统 控制策略。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 第 3 章 汽车稳定性控制系统的控制算法 建立控制对象的模型是研究控制系统的基础。本章主要内容是建立一简化为线性二自由度汽车模型及对其进行研究。 本文在建立汽车整车动力学系统模型及应用该模型建立运动微分方程并推导稳态横摆角速度公式时，为了研究问题的方便，作了许多假定、忽略 或简化，主要有 8： (1)忽略转向系统的作用，直接以前轮转角作为输入； (2)忽略悬架的作用，认为车辆车厢只作平行于地面的平面运动； (3)驱动力不大，不考虑地面切向力对轮胎侧偏特性的影响； (4)没有空气动力的作用，车辆沿 x 轴的前进速度 u 视为不变； 车失稳的原因 汽车为什么会失去稳定，这是进行汽车稳定性分析和控制时首先要解决的问题。由于汽车运动姿态的改变从根本上说是通过改变轮胎力来实现的，轮胎的力学特性对汽车的稳定性至关重要，本节分析汽车失稳的原因。 汽车的转向运动是由于驾驶员在方向盘上 施加转角以后使前轮产生侧偏角，进而产生侧向力，再进一 步引起汽车产生横摆运动。汽车的横摆运动又导致后轮也产生侧偏角，进而产生侧向力。正是由于前、后轮侧偏角产生的侧向力提供了汽车转向的向心力。汽车在小曲率路径下以较低车速行驶时，轮胎产生的侧向力与侧偏角之间近似是线性关系。在这种情况下汽车的质心侧偏角是很小的，接近于零，转向特性是由前、后轴产生的等效侧偏角决定的，对于一般的车辆前轴产生的侧偏角略大于后轴，即车辆具有适当的不足转向特性。具有不足转向的车辆具有较好的高速稳定性，在转向的线性区比较容易操控，而具有过度转向的车辆即使在线性区内在超过某个车速时也会发生稳定性 问题。 汽车的失稳大多是发生在轮胎的非线性区，即随着侧偏角的增加轮胎产生的侧向力逐渐饱和。当前轴发生饱和时前轴就容易发生侧滑，使车辆偏离驾驶员的预期轨迹；当后轴发生饱和而侧滑时容易产生甩尾等更加危险工况。由于汽车行驶的工况十分复杂，如路面摩擦系数的变化，汽车的制动驱动，汽车受到侧向风干扰等均会导致轮胎产生的侧向力逐渐饱和而引起汽车失稳 12。 摆角速度对汽车稳定性的影响 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 当汽车的质心侧偏角接近于零时，汽车的横摆角速度体现汽车的转弯能力，汽车的横摆角速度越大转弯越剧烈，转弯半径越小，反之亦然。可见 ，在汽车的质心侧偏角比较小的情况下横摆角速度表征汽车的运行轨迹 13。 驾驶员通常所期望的理想的汽车横摆角速度在某一车速下应该与方向盘转角成正比关系，且随着汽车车速的增加，横摆角速度对方向盘转角的增益应适当减小，以免在高速时方向盘过于灵敏。研究发现，在轮胎的线性区内又具有适当不足转向特性的车辆是驾驶员比较容易掌握的转向特性，具有很好的操纵稳定性能。因此，很多文献把线性二自由度车辆模型的转向特性作为汽车理想的转向特性。也就是说，在汽车的质心侧偏角很小的情况下，由线性二自由度车辆模型决定的汽车横摆角速度对车辆 来说是最稳定的，过大或过小都不好。 上述分析是在假设汽车的质心侧偏角很小的情况下得出的，可见在汽车的质心侧偏角很小的情况下汽车的横摆角速度与方向盘转角的增益可以表征汽车的稳定性。 导理想二自由度的汽车模型 在地面惯性参考基 G 中运动着