汽车动力学模型研究论文

机械工程毕业论文

转眼间充满意义的大学生活就即将结束，毕业生都要通过最后的毕业论文，毕业论文是一种有计划的检验学生学习成果的形式，快来参考毕业论文是怎么写的吧！下面是我整理的机械工程毕业论文，欢迎大家分享。

摘 要： 随着近些年以来汽车行业的崛起，汽车在运营过程中的安全性、舒适性、有效性、节能性成为电子控制系统和技术研发领域的主要项目之一。众所周知，整车综合性能的改进和提高要凭借子系统的协调工作来完成，汽车底盘集成控制手段作为提升车辆性能的手段之一，在车辆工程研究领域具有非常重要的作用。作为车辆工程领域的热点研究话题，底盘集成控制系统的应用，可以有效调动底盘各个系统的工作性能，使底盘各系统在协调稳定的条件下运行，从而极大程度的提高了整车的综合控制性能和标准。本文立足于汽车底盘集成及其控制技术这个话题展开讨论，车辆运行的可持续发展奠定基础。

关键词： 汽车底盘集成控制；集成控制背景；集成控制技术

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0 引言

汽车底盘的整体性性能是通过驾驶员在驾驶过程中对汽车所进行的控制意识，如转向、加速、减速、缓行等的调控的来实现的。汽车底盘控制技术实现的核心目标是向集成控制方向发展，主要目标是实现集成控制的对象、手段、互联网技术等内容的控制，对于提高汽车在运营过程中的指定性和舒服程度起着举足轻重的作用。随着科学技术的发展，汽车底盘控制技术正在朝着集成化、网络化、智能化、信息化的方向发展。

1 汽车底盘集成控制背景概述

汽车集成控制思想的提出

控制技术在汽车领域的最早应用起源于上世纪七十年代，在燃油经济性、排放合理性方面出台了相应了法律规定，由此拉开了控制技术在汽车行业的应用帷幕：驱动控制系统（TCS）、防抱死制动系统（ABS）、牵引力控制（TRC）、主动悬架系统（ASS）等控制技术的出现，极大地提升了我国汽车的性能，与此同时，汽车底盘技术也在创新的道路上取得了跨越式的发展。

在现代学术界通常把研究的重点内容集中于车辆底盘控制系统中的悬架，转向，驱动、制动系统等方面，由于这些因素彼此之间并没有必然的联系，因此在进行系统开发的时候，把研究的焦点集中于实现这些系统对应的控制目标，但是并没有过多关注这些系统被糅合进车辆运动控制中对其他子系统的带来的影响结果。

汽车底盘集成控制研究的发展

有关汽车的集成控制理论，上世纪末期的理论成果颇多。美国的和从汽车稳定性基本特征出发，提出了比例微分控制和状态反馈控制理论措施，从根本上实现了制动防抱死和驱动控制的集成控制目标。转向工况下的车辆动力学模型是日本的和所提出来的理论，该模糊控制达到了对转向系统和主动悬架的集成控制的`目标，对于汽车的操纵性和平顺性进行了调控，从整体上达到了完美的效果。英国学者提出了基于双向作用的多目标集成控制理论，这种理论被应用在汽车底盘系统的主动控制中。德国研究者Chtler设计出了一整套ABS/ASR和ASS等内在集成系统，从而实现了汽车垂向、侧向、纵向的有效集成控制。通过设计多变量的协调控制技术对汽车底盘系统实现了集成控制，在这个系统的实现过程中，构建成一整套动力学制动、驱动以及转动模型。

国内的学者李君和喻凡提出了转向系统与制动系统、悬架系统与制动系统的集成控制理论，提高了汽车的动力学功能。2004年，北京理工大学汽车动力实验室引入了轿车ABS/ASR/ACC集成电控技术，通过捷达GTX样车的试验实现了控制单元硬件电路和软件逻辑的整合，所研制出来的集成电控系统功能优越，在实用性和扩展性方面做出了卓越的贡献，为轿车的安全控制装置集成化研究奠定了基础。

2 车辆底盘集成控制技术研究

底盘集成控制结构研究

集成控制

集成控制通过一系列有序的单元呈现一切信息动态，其中涵盖传感器等信息，这一动态信息的实现是经过多个目标的计算过程实现执行器的规范化控制，这种控制技术可以有效实现集成控制，通过一个集成控制器技术的研发成功，取代了各个子系统控制器，促进了控制集成技术的发展。

协调控制

协调控制是集成控制与各子系统控制之间所形成的一种控制模式，这种模式是在因地制宜的基础上，对原有的控制模块进行充分利用，在各个子模块的序列中添加协调控制器，达到协调各个子系统工作的目标。协调控制器会准确探究出车辆运行当中的状态，对驾驶员工作状态中的意识进行识别，以及对控制感知命令进行分散识别，传达到中间层的各个控制器，之后由中间层面的控制器对各个子执行器实行管理控制。

底盘主动控制系统探索

底盘主动控制系统根据汽车的运动状态可以分为以下几个内容：横向的转向和横摆力矩控制、纵向的制动和驱动控制、垂向的悬架控制等要素。

汽车底盘控制系统技术的开发力度不断完善，在开发过程中注重轮胎与地面的接触力度。由于汽车的运动轨迹并不相同，因此控制系统之间的关系并不是彼此孤立的，而是相互制约，相互依存的关系。对于执行器的控制而言，各个子系统都对其有制约作用，比如制动器在工作过程中，会受到驾驶员的意识、电子稳定系统ESP、防抱死系统ABS等诸多因素的制约和影响。且同一个控制目标的实现需要借助于其他数个控制体系达成，比如转向过程中的稳定性的实现是借助于主动前轮转向AFS、主动后轮转向ARS以及ESP等要素来完成的，除此之外，也同时反馈控制时间、相位的实现时间、系统、传感器的冗余度等因素存在着千丝万缕的关系。

3 结语

随着我国经济的高速发展，交通公路行业开始不断壮大，汽车作为经常应用的交通工具，是人们的日常生活中必不可少的元素，从改革开放以来对汽车底盘集成控制的研究课题一直没有停滞，研究者把关注的焦点聚焦于如何引入先机技术，使汽车底盘的各项功能达到均衡状态，从而从根本上提升汽车底盘体系的整体性能。本文针对汽车底盘集成及其控制技术这一课题展开讨论，为推动我国城市化建设进程做出理论探索。

参考文献：

[1]贾晓峰. 电动汽车底盘多目标集成控制研究[D].吉林大学，2016.

[2]陈文才.浅谈汽车底盘集成及其控制技术[J].湖北成人教育学院学报，2014，16（05）：136-137.

[3]贝绍轶，赵景波，刘海妹.汽车底盘集成系统的重构控制技术评述[J].传感器与微系统，2017，29（04）：1-4.

混合动力电动汽车(Hybrid Electric Vehicle)是传统燃油汽车和纯电动汽车相结合的新车型,具有燃油汽车的动力性能和较低的排放特性,是当前解决节能、环保问题切实可行的方案。 类菱形汽车是湖南大学自主开发的具有完全知识产权的新型汽车,该类型车在安全性与轻量化方面有其独到的优势。以此车为平台,本文围绕类菱形混合动力汽车的总体设计和控制进行了全方位的深入研究和探讨。 结合类菱形混合动力电动汽车的结构特点,采用了传统意义上的差速器即2K-H型锥齿轮负号机构、啮合方式为ZUWGW的轮系作为动力耦合器。为验证该方案的可行性,运用UG建立了新型动力耦合器的三维模型,并将其导入Adams软件中进行了仿真,确定了该耦合器三个输入输出端力矩与转速之间的运动学与动力学关系式。台架实验也验证了仿真结论的正确性。 在采用新型动力耦合器的基础上,设计了一种基于类菱形车平台的新型混合动力驱动链,并提出了一套基于CVT新型驱动链的混合动力汽车部件设计、选择与匹配的理论,对整车试制具有指导作用。这是混合动力汽车技术开发的核心和基础之一,是自主知识产权的重要体现,涉及企业的核心技术机密

随着石油供应的日趋紧缺和环境污染的日益加剧，电动车这种以电能为动力的交通工具凭借其节能、环保的优点日渐成为业界关注的焦点[1]。20世纪80年代以来, 许多发达国家纷纷投入巨资研发电动汽车，我国的“863 计划”也已明确将电动汽车作为重点攻关项目。目前，我国电动汽车的研发水平与发达国家基本上处在同一起跑线上，在某些方面甚至超过国外[2]。2005年，我国第一代混合动力商品车通过论证和验收[3]。 法国、日本、美国、德国等都经过试验和示范运行，开发出具有商品化水平的纯电动汽车，如法国PSA 公司的标志P106 和雪铁龙AX 电动轿车，日本丰田汽车公司的RAV-4EV 电动轿车，美国通用汽车公司的EV1 电动轿车等。我国也将电动汽车的研究开发列入“八五”、“九五”国家科技攻关项目，并于1996年6月建成广东汕头国家电动汽车试验示范基地。“十五”期间，国家科技部将电动汽车项目列入国家“863”重大专项。成了资助电池、电机及其控制系统、整车控制系统以外，重点资助北京市（北京理工大学牵头）进行纯电动大客车的研发和示范运行。2005 年6 月21日由国家发改委正式批准，14辆铅酸电池纯电动公交大客车在北京公交121 路线投入商业化运行。另一个课题资助天津清源动力公司（中国汽车技术研究中心）进行纯电动轿车的研究开发和示范运行。其中有5辆纯电动轿车于2005年初首次出口到美国[4]。 虽然电动汽车具有很多优点，但是它不能取代传统的燃气动力模式，而混合动力汽车是目前新型清洁动力汽车中最具有产业化和市场化前景的车型，其发展方向是真正零排放、无污染，不消耗燃油的燃料电池车辆。现在混合动力汽车在欧美国家及日本已形成产业化[3]，而国内还处于起步阶段，没有形成产业化。 2.混合动力技术的分类及原理 混合动力电动汽车（HybridElectric Vehicle，简称HEV）是将电力驱动与辅助动力（APU）结合起来，充分发挥二者各自的优势及二者相结合产生优势的车辆。辅助动力可以采用燃烧某种燃料的原动机，如内燃机、燃气轮机等或其他动力发电机组。根据混合动力系统连接方式的不同，混合动力汽车主要可以分为三种结构形式，即串联、并联和混联，它们各有优势。 串联 串联式混合动力系统示意图如图1所示。串联结构的特征是以电力形式进行复合，发动机直接驱动发电机对储能装置和牵引电机供电，电动机用来驱动车轮，储能装置起着发动机输出和电动机需求之间的调节作用。其优点是发动机的运行独立于车速和道路条件，适用于车辆频繁起步、加速和低速运行。发动机在最佳工况点附近运转，避免了怠速和低速工况，从而提高了效率，提高了排放性能。但在机械能与电能的转化过程中有效率损失，很难达到明显降低油耗的目的，目前主要用于城市大客车，在轿车中很少见。 并联 并联式混合动力系统示意图如图2所示。并联结构的特征是以机械形式进行复合，发动机通过变速并联混合动力系统示意图装置和驱动桥直接相连，电机可同时用作电动机或发电机以平衡发动机所受的载荷，使其能在高效率区域工作。但是由于发动机和驱动桥机械连接，在城市工况时，发动机并不能运行在最佳工况点，车辆的燃油经济性比串联时要差。 其中转速复合装置类似于差速器，这种结构形式在实际中很难被采用，因为这种结构需要发动机和电动机的输出转矩时刻保持相等；单轴转矩复合式车辆驱动系中机械功率的联合是在发动机曲轴输出端处实现的，变速器为单轴输入，本田Insight属于这种形式；双轴转矩复合式的机械功率的联合是在变速器的输出轴处实现的，发动机和电机采用不同的变速系统，变速器为双端输入；华沙工业大学设计的混合动力系统属于这种形，这种结构也可以实现无级变速，但是不能实现发动机输出转矩和电机输出转矩的直接叠加。 在牵引力复合式系统中，机械功率的联合是在驱动轮处通过路面实现的，具有两套独立的驱动系，可以实现全轮驱动，主要适用于SUV，丰田的THS—C系统就属于这种形式。