多電機驅(qū)動增程式車輛動力匹配與非線性轉(zhuǎn)向動力學(xué)研究.pdf

1、隨著車輛行駛高速化的發(fā)展,車輛高速、大轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性的問題越來越突出,且該問題在車輛動力學(xué)的研究中也越來越重要,而4輪轉(zhuǎn)向技術(shù)可在很大程度上改善車輛高速、大轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定特性。論文依托國家863計劃現(xiàn)代交通技術(shù)領(lǐng)域重大項目“增程/插電式重型商用車底盤開發(fā)”(批準號:2012AA111106),以多電機驅(qū)動增程式環(huán)衛(wèi)垃圾車輛為研究對象,研究多電機驅(qū)動增程式車輛的匹配方法;并從車輛非線性動力學(xué)模型、非線性動力學(xué)運動穩(wěn)定性理論及非線性動力學(xué)結(jié)

2、構(gòu)穩(wěn)定性理論3個不同的方面,對4電機驅(qū)動增程式車輛非線性轉(zhuǎn)向動力學(xué)進行研究;通過建模仿真與非線性動力學(xué)理論研究,得到多電機驅(qū)動增程式車輛的匹配方法與4輪非線性轉(zhuǎn)向的變化特性規(guī)律,為完善多電機驅(qū)動增程式車輛動力系統(tǒng)匹配研究及4輪轉(zhuǎn)向技術(shù)在車輛上的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)與研究依據(jù)。文章的主要工作如下:
　　在傳統(tǒng)動力匹配方法的理論基礎(chǔ)上,提出多電機驅(qū)動增程式車輛的匹配原則與方法。以多電機驅(qū)動增程式環(huán)衛(wèi)垃圾車輛為研究對象,基于傳統(tǒng)車輛動力系

3、統(tǒng)匹配理論,獲得所研究車輛的初步動力匹配結(jié)果;根據(jù)傳統(tǒng)匹配結(jié)果,研究驅(qū)動方式對所研究車輛動力匹配設(shè)計的影響,發(fā)現(xiàn)所研究車輛在多電機驅(qū)動時,其電機數(shù)目至少大于4個,否則車輛連啟動都可能無法實現(xiàn),并確定增程式環(huán)衛(wèi)垃圾車輛由4個電機驅(qū)動;分別對驅(qū)動電機與增程發(fā)動機的工作效率區(qū)進行分析,獲得多電機驅(qū)動增程式車輛運行協(xié)調(diào)的高效區(qū),以改善所研究車輛的經(jīng)濟性。
　　建立4電機驅(qū)動增程式車輛的高維縱側(cè)向耦合非線性動力學(xué)模型,進行轉(zhuǎn)向仿真研究,研究

4、結(jié)果如下:由操穩(wěn)性仿真揭示,模型跟隨效果好,且可進行車輛操穩(wěn)性控制策略的研究;通過車輛轉(zhuǎn)向動力學(xué)仿真發(fā)現(xiàn),車輛高速轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性比低速轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性差;無論車輛高速、低速行駛,隨著前輪轉(zhuǎn)角的增加,轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性降低;進行4輪轉(zhuǎn)向仿真發(fā)現(xiàn),車輛低速轉(zhuǎn)向時,車輛穩(wěn)定性可以保證,應(yīng)控制車輛后輪與前輪反向轉(zhuǎn)向,有助于提高車輛低速轉(zhuǎn)向靈活性;車輛高速轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性比低速轉(zhuǎn)向時的穩(wěn)定性差,當車輛高速轉(zhuǎn)向時,應(yīng)控制后輪與前輪同向轉(zhuǎn)向,增加車輛高速轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性。

5、r>　　基于非線性動力學(xué)運動穩(wěn)定性理論,構(gòu)造4電機驅(qū)動增程式車輛李雅普諾夫函數(shù),對車輛非線性運動穩(wěn)定性進行定性研究,發(fā)現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)向在初態(tài)鄰域內(nèi)李雅普諾夫意義下漸進穩(wěn)定;從數(shù)學(xué)平衡點角度對所研究車輛的非線性運動穩(wěn)定性進行定量研究,研究表明在初始狀態(tài)的鄰域內(nèi),車輛非線性轉(zhuǎn)向漸進穩(wěn)定;從數(shù)學(xué)平衡點角度分析前輪轉(zhuǎn)角對車輛非線性轉(zhuǎn)向的影響,發(fā)現(xiàn)隨著前輪轉(zhuǎn)角增加,車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)平衡點越容易失去,車輛轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性降低;研究4輪轉(zhuǎn)向?qū)囕v非線性轉(zhuǎn)向的影響,發(fā)

6、現(xiàn)車輛高速運行,后輪與前輪反向轉(zhuǎn)向時,車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)平衡點容易失去,車輛轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性降低;后輪與前輪同向轉(zhuǎn)向時,隨著后輪轉(zhuǎn)角的增加,所研究車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)越不易達到平衡點失去狀態(tài),轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性增加;基于以上研究還發(fā)現(xiàn),低速轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的平衡點不易失去,車輛低速轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性高。
　　對4電機驅(qū)動增程式車輛進行非線性動力學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性研究,通過非線性動力學(xué)靜態(tài)分岔與動態(tài) Hopf分岔理論,發(fā)現(xiàn)所研究車輛在4輪穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向時不發(fā)生Hopf分岔,但發(fā)生靜態(tài)鞍

7、結(jié)分岔;研究車速對車輛非線性穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向分岔的影響,發(fā)現(xiàn)隨著車速增加,車輛越易達到分岔臨界值,轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性降低;研究前輪轉(zhuǎn)角對車輛非線性穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向分岔影響,結(jié)果表明隨著前輪轉(zhuǎn)角的增加,車輛轉(zhuǎn)向分岔的臨界值減小,車輛轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性降低;研究后輪轉(zhuǎn)角對車輛非線性穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向分岔影響,結(jié)果表明車輛高速行駛,當車輛后輪與前輪反向轉(zhuǎn)向時,車輛轉(zhuǎn)向分岔的臨界值變小,車輛越容易發(fā)生不穩(wěn)定轉(zhuǎn)向,車輛轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性降低;當車輛后輪與前輪同向轉(zhuǎn)向時,車輛轉(zhuǎn)向分岔的臨界值增