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1、-毕业设计开题报告（理工类）设计题目汽车操纵动力学建模与仿真学生姓名于海兴学号0612104171专业车辆工程一、课题的目的意义：汽车操纵动力学描述的是转向盘输入-车轮载荷-车身运动之间的关系，它表征着汽车的可操控性和抵抗外界干扰的能力，被称为“高速车辆的生命线”。研究汽车操纵动力学对于汽车的操纵稳定性分析与性能设计具有重要的意义。随着我国汽车工业的发展，高速公路、高等级公路的不断建设，汽车正逐渐进入家庭，成为人们日常生活中不可缺少的一部分。但是驾驶员非职业化、车流密集化和车辆高速化，交通安全问题已成为世界性的社会问题，并引起了各国的
2、高度重视。市场竞争的日趋激烈，各个厂家在引进国外产品和技术的同时越来越重视自主开发和技术能力的形成。对汽车操控稳定性进行全面的理论和试验研究，提高汽车的行驶安全性，具有积极的社会效益和明显的经济效益。二、近年来国内外研究现状：世界各国科学家及工程技术人员对汽车操纵稳定性进行了深入广泛的研究，其研究成果主要体现在如下方面:1．汽车操纵动力学的发展汽车操纵动力学的研究已经有70多年的历史。首先要研究的问题是具有怎样运动规律和行驶性能的汽车容易为不同的人所驾驶,其次要研究优化设计方法来提高汽车的操纵动力学特性。几十年来,国内外对汽车操纵动力
3、学做了大量研究。国内主要集中在长春汽车研究所、清华大学、吉林大学等单位。国外主要集中在美国、日本和欧洲等汽车工业发达的国家和地区。现有的研究方法可以归结为开环方法和闭环方法。开环方法仅以汽车为研究对象,不允许驾驶员对汽车运动做出任何操纵修正动作,是汽车的固有特性。闭环方法将驾驶员与汽车作为统一的整体,即人-汽车系统,而不能忽略驾驶员的分析、判断和修正等操纵的反馈作用。一般认为,1956年10月9日在英国伦敦机械工程师学会上所发表的5篇论文是公认的汽车操纵动力学领域的经典著作。其中的主要贡献是,把航空工业的“系统工程法”作为技术转移用于
4、汽车操纵动力学。从1956年以后到1969年的10余年间,尽管有关的基本理论有很大的发展,但基本特性并没有改变。20世纪60年代以前,基本上都是开环方法,.---所应用的基础是经典控制理论。20世纪70年代初,试验安全车(ESV)研究计划的实施,促使人们去研究实用的操纵动力学设计方法。各国研究人员依据大量试验与理论分析,首先提出了稳态响应特性、瞬态响应特性、操纵回正特性和侧向滑移特性的安全容许极限,对操纵动力学特性进行客观评价。70年代中期以后,开始利用驾驶员对汽车直线行驶性能、转弯行驶性能和转向轻便性等特性的感觉,进行主观评价。然而
5、,人们发现:对汽车的瞬态响应等特性,客观评价与主观评价甚至不一致,难以有效设计汽车的操纵动力学特性。原因是客观评价方法仍按照一般控制系统的要求提出,为开环方法。而主观评价却是驾驶人员按照一定的跟踪要求操纵汽车时对操纵动作难易程度的感觉,这种感觉不完全取决于汽车本身的特性,还取决于人的行为特性,取决于道路跟踪的要求。20世纪80年代初,人们逐渐认识到在应用汽车模型中有一个基本的障碍,那就是对驾驶员的特性缺乏基本的认识。最早开始研究人-车闭环操纵系统的大概要算McRuer等,他们作了不少飞行员-飞机闭环控制的研究,并推广到汽车上。但是这些
6、工作没有考虑驾驶员的前视作用。这个十分重要的因素。为此,MacAdam与McRuer等于1980、1981年相继提出了不同的“最优预瞄控制模型”。1982年郭孔辉提出了“预瞄跟随理论”和“预瞄最优曲率模型”,该模型仿真精度高、物理概念清晰、运算简单,并可应用于非线性系统。另外,在试验方面,考虑到驾驶员模型的进展程度不能满足主动安全性闭环设计的要求,以及安全试验设计方法只能在样车试制后采用并受自然条件限制等缺陷,研制了开发型驾驶模拟器。这种模拟器缓和了理论研究的发展程度与汽车主动安全性闭环设计要求之间的矛盾。20世纪90年代初,郭孔辉提
7、出了闭环系统主动安全性的综合评价与优化设计方法,Harada基于定常的驾驶员特性建立了以三个单项均方值指标为基础的综合性能指标,对汽车的主动安全性进行了较好的综合评价。90年代后期,赵又群等从驾驶员—汽车闭环系统的角度,进行了系统模型建立、闭环系统微分方程求解的高精度方法、驾驶员不确定性的闭环操纵系统主动安全性评价、具有演变随机道路输入的闭环操纵系统主动安全性评价、驾驶员—汽车闭环系统主动安全性的优化设计等问题的系列研究,为驾驶员-汽车闭环系统主动安全性的客观评价与优化设计提供了一定的理论依据。1998年Crolla等给出了汽车操纵性
8、的主客观综合评价方法。20世纪90年代以来,利用开发型驾驶模拟器进行驾驶员-汽车-环境闭环系统主动安全性研究,改善汽车操纵动力学特性,是国际上主要的发展方向之一。对于汽车操纵动力学的闭环方法,理论研究和模拟试验都是从与主
