汽车系统动力学与控制 教学大纲

1、大学本科专业培养方案课程教学大纲编 码：ME06118 Code: ME06118课程名称：汽车系统动力学与控制 Course Title: Vehicle System Dynamics and Control课程类别：专业选修 Course category: Elective Courses in Specialty学 分：3 Credit(s): 3开课单位：机械与运载工程学院 Offering College/School: College of Mechanical & Vehicle Engineering课程描述： 本课程是车辆工程专业本科生的专业选修课程，以汽车理论、

2、汽车设计和汽车构造等为前导课程，进一步掌握更丰富的汽车动力学知识，学习到先进的动力学分析方法，增强学生研究和分析汽车动力学问题的能力。本课程系统介绍车辆动力学的基本内容，即驱动与制动动力学、行驶动力学和操纵动力学；并结合ADAMS和Matlab/Simulink软件，运用多体系统动力学建模方法进行汽车动力学仿真及控制系统设计。本课程的目的是使学生初步学会汽车动力学分析方法，能够解决工程实际问题，以便增强其研究和解决车辆动力学问题的能力。Course description: This course is a major elective course for the undergraduate

3、 students of vehicle engineering, taking automobile theory, automobile design and automobile structure as the leading course, to further master the knowledge of automobile dynamics, to learn advanced dynamic analysis methods, and to enhance the students' ability to study and analyze the problem

4、of automobile dynamics. This course introduces the basic contents of vehicle dynamics, namely, driving and braking dynamics, driving dynamics and manipulating dynamics, and combining ADAMS and Matlab/Simulink software, using the modeling method of multi body system dynamics to simulate and design th

5、e vehicle dynamics simulation and control system. The purpose of this course is to give students a preliminary approach to Automotive Dynamics Analysis to solve practical engineering problems in order to enhance their ability to study and solve vehicle dynamics problems.课程内容（一）课程教学目标通过本课程的教学，使学生具备以下

6、能力：1. 具有解决复杂车辆工程问题所需的汽车理论设计制造专业知识。（毕业要求1.4）。2. 通过分析复杂车辆工程问题的影响因素，论证解决方案的可行性与合理性，并获得有效结论（毕业要求2.3）。3. 在考虑安全与健康、法律法规与相关标准以及经济、环境、文化、社会等制约因素的前提下，能够针对复杂车辆工程问题进行分析，提出并确定相应解决方案。（毕业要求3.1）。4. 能够基于正确的科学原理，采用合适的科学方法，针对复杂车辆工程问题，提出并确定研究路线，设计实验方案.（毕业要求4.1）。（二）基本教学内容绪论教学目的：通过本章的学习，要求学生了解系统与系统动力学的概念,汽车系统动力学的研究内容及其特

7、点；汽车系统动力学的术语、相关标准和发展趋势。相应毕业要求：1.4教学内容：1. 系统与系统动力学的概念。2. 汽车系统动力学的研究范围、研究方法、特点。3. 汽车系统动力学的发展趋势。4. 课程的性质、目的与学习要求。学时分配：课堂教学1学时第1章、车辆动力学建模方法及基础理论教学目的： 通过本章的学习，掌握了解汽车动力学方程的建立方法；理解非完整系统的特点；了解多体动力学的研究方法和理论基础。教学重点：非完整系统动力学；多体动力学的研究方法。教学难点：车辆建模中的刚柔耦合方法。相应毕业要求：1.4教学内容：1. 汽车动力学方程的建立方法。 2. 非完整系统。 3. 多体动力学的研究方法。

8、4. 车辆建模中的刚柔耦合方法。学时分配：课堂教学1学时第2章、现代底盘控制技术教学目的：通过底盘控制技术的介绍，培养学生分析、应用底盘动力学知识的能力，对汽车底盘各控制系统的信号采集、控制模型建立、控制执行机构的方案实施等内容有初步的掌握。教学重点：底盘集成控制技术的概念、原理、实现方法。教学难点：汽车底盘集成控制技术。相应毕业要求：1.4、2.3、3.1、4.1教学内容：1. 汽车底盘集成控制技术的概念、原理、实现方法。2. 面向目标设计的车辆仿真软件。3. 多体系统动力学分析软件。4. 了解MATLAB/Simulink软件。5. 了解ADMAS/Car模块学时分配：课堂教学8学时第3章

9、、充气轮胎动力学教学目的： 通过本章的学习，要求学生了解与掌握轮胎的功能、结构及发展，理解轮胎模型作用和分类；掌握轮胎纵向力学特性、轮胎垂向力学特性、轮胎侧向力学特性。教学重点：轮胎模型；轮胎滚动阻力分析；轮胎动态和稳态特性。教学难点：轮胎模型理论方法；轮胎纵向稳定性；轮胎横向稳定性。相应毕业要求：1.4教学内容：1. 轮胎上的力和力矩。2. 轮胎的功能、结构。3. 轮胎纵向、垂向、侧向动力学特性。4. 充气轮胎分析模型建立的基本理论和方法。学时分配：课堂教学4学时，小班讨论1学时第4章、纵向动力学教学目的： 通过本章的学习，要求学生了解与掌握纵向动力学运动方程的建立；学会分析简单的稳定性问题

10、；了解汽车防抱死电子控制系统、驱动力控制系统和电子稳定控制系统的理论基础与基本控制原理；了解自动变速器的结构和工作原理；理解自动变速器典型控制线路；学习自动变速器换挡控制策略。教学重点：纵向动力学性能分析；动力传动振动分析教学难点：制动稳定性分析；ESP控制原理。相应毕业要求：1.4、2.3、3.1、4.1教学内容：1. 驱动与制动动力学基础。2. 纵向动力学运动方程。3、自动变速器4. ABS控制系统。5. 驱动力控制系统。6. ESP控制系统。学时分配：课堂教学8学时，小班讨论1学时，上机实验2学时第5章、行驶动力学教学目的： 通过本章的学习，要求学生了解与掌握行驶动力学的数学模型的建立；

11、理解并学会分析讨论由悬架运动学和弹性特性决定的车轮道路的相互作用关系；掌握悬架参数优化理论和方法，初步了解主动式悬架的基本原理和控制算法教学重点：自由振动；频率域受迫振动；汽车部件垂向动力学；行驶动力学线性模型；可控悬架的结构和实现原理。教学难点：随机激励下汽车垂向模型；二维垂直和俯仰模型；垂直、俯仰和侧倾运动模型；垂向动力学的控制方法。相应毕业要求：1.4、2.3、3.1、4.1教学内容：1. 路面输入及其模型。2. 单轮行驶动力学模型。3. 半车模型、整车模型的推导及分析。4. 可控悬架系统。5. 主动悬架控制算法。学时分配：课堂教学8学时，小班讨论1学时，上机实验2学时第6章、操纵动力学

12、教学目的： 通过本章的学习，要求学生掌握汽车基本操纵模型的建立；了解在驱动或制动时的汽车转向运动的规律；掌握驾驶员-汽车闭环操纵系统的特点；分析理解操纵稳定性的特别影响因素。了解转向系统的基本结构和助力方式；掌握车轮回正力矩的计算方法和转向助力的匹配原则，了解随速助力转向的实现方法；了解线控转向的基本知识教学重点：操纵动力学运动方程组；运动方程组非齐次微分解；汽车操纵稳定性的影响因素；电控转向的结构和实现原理。教学难点：运动方程求解、汽车操纵稳定性分析方法；电控转向技术的控制方法。相应毕业要求：1.4、2.3、3.1、4.1教学内容：1. 基本操纵模型。2. 基本操纵模型实例分析与比较。3. 基本操纵模型的扩展。4. 操纵动力学性能及实例分析。5. 转向系统动力学及控制。6、电控转向系统（ESP、AFS、4WS）学时分配：课堂教学8学时，小班讨论1学时，上机实验2学时考核方式本课程考核采用闭卷考试的形式期评成绩占比：1.平时成绩一（考勤、课堂讨论）占20%2.平时成绩二（作业、实验）占30%3.期末考试成绩（闭卷）占50%持续改进方法1、采用先进的教学手段、方法和教学理念。2、各章节布置一定量的习题。3、对重点、难点内容安排小班讨论课。4、课后对疑难问题安排答疑。5、课程设计等实践教学环节。教材及参考书教 材：喻凡、林逸. 汽车系统动力学（“十五”国家级规划教材）. 机械工业出版