Математическое моделирование пространственного движения автомобиля
При построении модели учитывались только движения с характерными временами больше или равными одной сотой секунды, что позволяет избежать излишнего усложнения модели при гарантированной полноте; При помощи методов фракционного анализа построено несколько приближенных моделей для различных характерных движений автомобиля. Построенные приближенные модели различаются по ряду признаков: На основе… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Введение
- 1. Постановка задачи
- 2. Краткий обзор литературы по моделированию автомобиля
- 3. Аппарат фракционного анализа
- Глава 2. Построение математической модели автомобиля
- 1. Модель условий движения
- 2. Модель взаимодействия колеса с дорогой
- 3. Модель подвески автомобиля
- 4. Модель двигателя, трансмиссии (коробки переключения передач, сцепления, дифференциала) и тормозов
- 5. Модель рулевого управления
- 6. Модель кузова автомобиля
- 1. °. Уравнения, описывающие вертикальные поступательные и угловые колебания корпуса за счет упругости подвески
- 2. °. Уравнения, описывающие изменение скорости центра масс автомобиля в плоскости дороги
- 3. °. Кинематические уравнения, описывающие перемещения центра масс и повороты корпуса вокруг центра масс
- 7. Модель системы в целом
- Глава 3. Построение приближенных моделей
- 1. Выбор характерных значений переменных и параметров, а Движение по городу с поворотами 10−1″
Ь Движение по трассе с нормативными виражами без резких разгонов и торможений с'. Движение по трассе с нормативными виражами при наличии резких разгонов и торможений сГ. Движение после возникновения заноса
§ 2. Нормализация уравнений модели
§ 3. Упрощенная модель для движений с большими виражами при отсутствии и наличии заноса тип а" и сТ)
1°. Упрощенная модель для класса движений автомобиля с характерными временами порядка
Ю-1 секунд-
1.1°. Торможение без возникновения проскальзывания
1.2°. Разгон без возникновения заноса
1.3°. Движение при заносе
1.4°. Анализ полученных уравнений для класса движений автомобиля с характерными временами порядка Ю-1 секунд
2°. Упрощенная модель для класса траекторных движений
2.1°. Торможение без возникновения проскальзывания
2.2е. Разгон без возникновения заноса
2.3°. Движение при заносе
2.4°. Анализ полученных уравнений для класса траекторных движений
§ 4. Упрощенная модель для класса медленных движений по трассе с малыми виражами, без разгонов и торможений (тип Ь°). Задача о расходе топлива
§ 5. Упрощенная модель для движений по трассе с малыми виражами и умеренным торможением (тип с°).
Движение автомобиля на «миксте»
1 Упрощенная модель для класса движений автомобиля с характерными временами порядка
Ю-1 секунд
2°. Упрощенная модель для класса траекторных движений
2.1°. Торможение без возникновения заноса
2.2°. Разгон без возникновения заноса
2.3°. Движение на «миксте»
§ 6. «Велосипедная» модель автомобиля. Задача о предельном торможении на вираже
§ 7. Обсуждение построенных приближенных моделей
Список литературы
- Антонов Д.А. Теория устойчивости движения многоосных автомобилей. М., Машиностроение, 1978, 217 стр.
- Баженов П.И., Иванов С. Н., Серебряков В. В., Селифанова В. В. Инерционные, жесткостные и демпфирующие свойства агрегатов и узлов отечественных автомобилей. М., Изд-во МАМИ, 1986. 68 стр.
- Бородин Ю.П. Исследование колебаний управляемых колес автомобиля. Диссертация. М., 1970.
- Васильева А.Б., Бутузов В. Ф. Асимптотические методы в теории сингулярных возмущений. М.: Высшая школа, 1990. 208 стр.
- Васильева А.Б., Бутузов В. Ф. Асимптотические разложения решений сингулярно возмущеных уравнений. М.: Наука, 1973.
- Вонг Дж. Теория наземных транспортных средств. Пер. с англ. -М. Машиностроение, 1982. 284 стр.
- Градштейн И.С. О решениях на временной полупрямой дифференциальных уравнений с малыми множителями при производных. || Мат. сб. 1953. Т. 3. Стр. 533−544.
- Гришкевич А.И. Автомобили: Теория. Минск, Изд-во «Вышэйшая школа», 1986. 208 стр.
- Дербаремдикер А.Д., Кручинин П. А. О подавлении параметрических колебаний управляемых колес. || Вестник МГУ, Мехмат, 1985. № 3, стр. 56−61.
- Ишлинский А.Ю. О проскальзывании в области контакта при трении качения. || Изв. АН СССР, М., № 6, 1956 г. Стр. 3−15.
- Ишлинский А.Ю. Теория сопротивления перекатыванию (трение качения) и смежных явлений. Сб. докладов конференции по теорию и износу в машинах. Изд. АН СССР, 1940 г.
- Ишлинский А.Ю. Трение качения. ПММ, т. II, вып. 2., 1938 г.
- Келдыш В.М. Шимми переднего колеса трехколесного шасси. || Труды ЦАГИ № 564, 1945. 34 с.
- Кнороз В.И., Кленников В. М. Экспериментальные данные о боковой эластичности шин легковых автомобилей. В сб.
- Конструирование, исследование и испытание автомобилей". М., Машгиз, 1955.
- Колесников К.С. Об устойчивости движения управляемых колес автомобиля. «Инженерный сборник», Т. XXI. Изд. АН СССР, 1955.
- Красовский H.H., Климушев А. И. Равномерная асимптотическая устойчивость систем дифференциальных уравнений с малым параметром при старших производных. ||УМН. 1963. Т. 18, вып. 3. Стр. 680−690.
- Круглов С.М. Устройство, техническое обслуживание и ремонт легковых автомобилей. М., «Высшая школа», 1987, 336 стр.
- Кузьмина Р.П. Метод малого параметра для сингулярно возмущенных уравнений. М.: Изд-во МГУ. Ч. I, 1993, Ч. II, 1994.
- Лазарян В.А., Дпугач Л. Р., Коротенко М. Л. Устойчивость движения рельсовых экипажей. Киев: Наукова думка. 1972. 192 с.
- Левин М.А., Фуфаев H.A. Теория качения деформируемого колеса. М.: Наука, 1967. 269 с.
- Литвинов A.C. Управляемость и устойчивость автомобиля. М., Машиностроение, 1971, 416 стр.
- Литвинов A.C. Фаробин Я. Е. Автомобиль: Теория эксплуотационных свойств. М., Машиностроение, 1989. 240 стр.
- Лобас Л.Г., Вербицкий В. Г. Качественные и аналитические методы в динамике колёсных машин. Киев: Наук, думка, 1990. 230 с.
- Мусарский P.A., Фуфаев H.A. Концепция твёрдого тела в теории движения колёсных экипажей || Изв. АН. МТТ. 1995. № 3. С. 65−67.
- Неймарк Ю.И., Фуфаев H.A. Динамика неголономных систем. М., Наука, 1967. 519 стр. 4
- Новожилов И.В. Модель движения деформируемого колеса || Изв. АН. МТТ.1995. № 6. С. 19−26.
- Новожилов И.В. Условия застоя в сиистемах с кулоновым трением. || Изв. АН СССР. МТТ. 1973, № 1, стр. 8−14.
- Новожилов И.В. Фракционный анализ. М., Изд-во МГУ, 1995. 224 стр.
- Оценки величин деформации в рулевом управлении легкового автомобиля высшего класса ЗИЛ-4104. Отчетная записка 0.3.1.3.105.02.914−84. М., ЗИЛ. 1984.
- Певзнер Я.М. Испытания устойчивости автомобиля. М. Гос. научно-техническое изд-во машиностроительной лит-ры, 1946. 52 с.
- Певзнер Я.М. Колебания автомобиля. М. Машиностроение, 1979.
- Певзнер Я.М. Теория устойчивости автомобиля. М., Машгиз, 1947. 156 с.
- Петров В.А. Теория автомобиля. М., МГОУ, 1996. 180 стр.
- Пройкштат А. Шасси автомобиля. Типы приводов. Москва, Машиностроение, 1989. 229 стр.
- Раймпель Й. Шасси автомобиля. Амортизаторы, шины и колеса. Москва, Машиностроение, 1986. 319 стр.
- Раймпель Й. Шасси автомобиля. Рулевое управление. Москва, Машиностроение, 1987. 227 стр.
- Рокар И. Неустойчивость в механике. Автомобили, самолеты, висячие мосты. М. Изд-во ин. лит-ры, 1959.
- Ротенберг Р.В. Подвеска автомобиля и его колебания. Изд. 2-е перераб. и доп. М., Машгиз, 1960. 356 стр.
- Таборек Я. Механика автомобиля. М., Машгиз, 1960. 207 стр.
- Тураев Х.Т., Фуфаев H.A. О влияние углов наклона шкворней на устойчивость движения управляемых колес автомобиля. АП., 1972, № 9, стр. 23−25.
- Фрумкин А.К., Попов А. И., Апышев И. И. Современные антиблокировочные и противобуксовочные системы грузовых автомобилей, автобусов и прицепов. Обзорная информация. М, ЦНИИТЭИавтопром, 1990 г. 57 стр.
- Хачатуров A.A. и др. Динамика системы дорога шина -автомобиль — водитель. М., Машиностроение. 1976. 535 стр.
- Чудаков Е.А. Качение автомобильного колеса. Автомобильная лаборатория института машиноведения. Выпуск 9. М. Изд-во ак. наук СССР, 1948. 200 с.
- Чудаков Е.А. Качение автомобильного колеса при наклонном расположении его средней плоскости. || Доклады Академии Наук СССР, 1953. Том ХС, № 3. 343−346 с.
- Чудаков Е.А. Теория устойчивости. I. Устойчивость автомобиля против заноса. М., Изд. АН СССР, 1944.
- Чудаков Е.А. Устойчивость автомобиля против заноса. М., Машгиз, 1949. 143 стр.
- Чудаков Е.А. Устойчивость автомобиля при заносе. М., Изд. АН СССР, 1945.
- Чудаков Е.А. Теория автомобиля. М. Машгиз, 1950.
- Эллис Д.Р. Управляемость автомобиля. М.: Машиностроение, 1975.216с.
- Abel S.O. Transient dynamics response of racing cars. || Int. J. of Vehicle Design Vol. 15, No. 6, 1994. pp. 639−649.
- M.B.A. Abdel Hady and Crolla D.A. Active suspension control algorithms for a four-wheel vehicle model. || Int. J. of Vehicle Design Vol. 13, No. 2, 1992. pp.144−158.
- Ackermann Juergen. Robust Control Prevents Car Skidding. || IEEE Control Systems, 1997, v. 17, № 3.
- Jamil Abida and Daniel Claude. Spark ignition engines and polution emission: New approaches in modelling and control. || Int. J. of Vehicle Design, Vol. 15, Nos ¾/5, 1994. pp. 494−508.
- Alles S., Swick C., Hoffman M., Mahmud S.M., and Feng Lin. A realtime hardware-in-the-loop vehicle simulator for traction assist. || Int. J. of Vehicle Design Vol. 15, No. 6, 1994. pp.597−625.
- Benzit P. Transient Dynamic Behaviour of a Vehicle by Mathematical Simulation. ISAETechnical Paper Series, 1982, № 820 764. pp. 1−9.
- Brach R.M. Vehicle dynamicsfor simulation on a microcomputer. || Int. J. of Vehicle Design Vol. 12, No. 4,1991. pp.404−419.
- Bull A.W. Tire Behavior in Steering. || «SAE Journal», 1939, v 45, N 2.
- Chamaillard Y. and Gissinger G.L. Formal and Architectural Aspects of Modelling the Case of a Semi-Trailer. 13th Triennial World Congress. San Francisco, USA, 1996. pp. 17−22.
- Cheng-Ho Hsu and Yuh-Long Lin. Automatic analysis of the redundant gears in planetary gear trains. || Int. J. of Vehicle Design, Vol. 15, Nos ¾/5, 1994. pp. 402−415.
- Chiang-Nan Chang, Ding-Hwa Ding. Theoretical stability analyses of the cornering behaviour of three- and four-wheel vehicles. || Int. J. of Vehicle Design, Vol. 15, Nos ¾/5, 1994. pp. 301−317.
- Chih-Yen Kuo and Edge C. Yeh. A slip estimation scheme for controlling anti-skid breaking systems. || Int. J. of Vehicle Design, Vol. 15, Nos ¾/5, 1994. pp. 449−466.
- Stojan Cucuz. Evaluation of ride comfort. || Int. J. of Vehicle Design, Vol. 15, Nos ¾/5, 1994. pp. 318−325.
- Doniselli C., Mastinu G., Cal R. Traction Control for Front-Wheel-Drive Vehicle. || Vehicle System Dynamics. Suppl. to vol. 23, 1993. pp. 87−104.
- Demie M. A contribution to optimization of seats. || Int. J. of Vehicle Design Vol. 12, No. 5/6, 1991. pp.618−629.
- Jan Dziza. Influence of Non-Linear Characteristics of Differentials on the Dynamics of Vehicle. Proseedings of the EUROMECH 2nd European Nonlinear Oscillations Conference. Prague, September 9−13,1996. Vol. 2. pp. 41−44.
- Freundenstein G. Luftreifen bei Schrag und Kurvenlauf (Experimentalle und Theoretische Untersuchung an LKW-Reifen). || «Deutsche Kraftfahrtforschung», 1961, H. 152.
- Takehiko Fujioka and Kenjiro Goda. Discrete Brush Model for Calculating Tire Forces with Large Camber Angle. || Vehicle System Dynamics. Suppl. to vol. 25, 1996. pp. 200−216.
- Fukami A., Yano M., Tokuda H., Ohki M. and Kizu R. Development of piezo-electric actuators and sensors for electronically controlled suspension. I Int. J. of Vehicle Design, Vol. 15, Nos ¾/5, 1994. pp. 348−357.
- Gaul F. Wolff H. Uber Seitenfuhrungsrkaft von Personenwagen -Reifen. ?"Deutsche Kraftfahrtforschung", 1959, N 13.
- Gordon T.J., Palkovich L., Pilbean C., Sharp R.S. Second Generation Approach to Semi-Active Suspension Control System Design. || Vehicle System Dynamics. Suppl. to vol. 23, 1993. pp. 158−171.
- Gordon T.J. An Integrated Strategy for the Control of a Full Vehicle Active Suspension System. || Vehicle System Dynamics. Suppl. to vol. 25, 1996. pp. 229−242.
- Gross-Thebing Arnold. Frequency-Dependent Creep Coefficient for Three-Dimensional Rolling Contact Problems. || Vehicle System Dynamics, 18 (1989), pp. 359−374.
- Konghui Guo and Jun Sui. A Theoretical Observation on Empirical Expression of Tire Shear Force. || Vehicle System Dynamics. Suppl. to vol. 25, 1996. pp. 263−274.
- Hideyuki Goto, Kyoko Abe, Kazuyuki Kobayashi and Kajiro Watanabe. Driving Skill from Estimated Curvature of Driving Loci. 13th Triennial World Congress. San Francisco, USA, 1996. pp. 47−52.
- Kadota H., Tabe M., Aonuma Т., Mouri H. and Nishiguchi K. Application of electronically controlled suspension to the 'One-Box Car'. || Int. J. of Vehicle Design, Vol. 15, Nos ¾/5, 1994. pp. 291−300.
- Ichiro Kageyama and Yoshiyuki Owada. An Analysis of a Riding Control Algorithm for Two Wheeled Vehicles with a Neural Network Modeling. || Vehicle System Dynamics. Suppl. to vol. 25, 1996. pp. 317−326.
- Kalker J.J. Railway Wheel and Automotive Tyre. || Deltf Press Report. Netherlands. Vol. 10, № 2, pp. 121−131.
- Kiencke U., Dail A. Observation of Lateral Vehicle Dynamics. 13th Triennial World Congress, San Francisco, USA, 1996. pp. 7−10.
- Skott Kimbrough and Krishnaraju Datla. An Effective Means for Implementing Wheelslip Control without Ground Speed Sensor. || Vehicle System Dynamics. Suppl. to vol. 25, 1996. pp. 327−339.
- Kaneko Kimihiko. Drive Simulator. || Meiden Review, 1979, vol. 57, № 3. pp. 37−47.
- Knight D.G. Rate-depending wheel-soil interaction. || Wear, 1976, v.38, pp. 115−124. 4
- Koessler P. and Segner G. Vergleichende Untersuchungen der Seitenfuhrungseigenschaften von Personenwagen Reifen. || «Deutsche Kraftfahrtforschung», 1964, H. 172.
- LeBlanc D.J., Th. Venhovens P.J., Lin C.-F., Pilutti Т.Е., Ervin R.D., Ulsoy A.G., MacAdam C., Johnson G.E. A Warning and Interaction System to
- Prevent Road-Departure Accidents. ?Vehicle System Dynamics. Suppl. to vol. 25, 1996. pp. 383−396.
- Legouis T., Gosselin C., Bourassa P., Laneville A. Etude parametrique de la stabilite dynamique du systeme vehicule/pilote. || Ingenieur automobile, 1985. Sept. pp. 78−83.
- Chia-Shang Liu and Huei Peng. Road Friction Coefficient Estimation for Vehicle Path Prediction. || Vehicle System Dynamics. Suppl. to vol. 25, 1996. pp. 413−425.
- Lozia Z. and Stegienka I. Biaxial Vehicle Motion Simulation and Animation. ?Vehicle System Dynamics. Suppl. to vol. 25, 1996. pp. 426−437.
- MacAdam C.C. Static Turning Analysis of Vehicles Subject to Externally Applied Forces A Moment Arm Ration Formulation. || Vehicle System Dynamics, 18 (1989), pp. 345−357.
- MacAdam C.C., Johnson C.E. Application of Elementary Neural Networks and Preview Sensors for Representing Driver Steering Control Behaviour. ?Vehicle System Dynamics. Vol. 25, № 1, 1996. pp. 3−30.
- Madhusudan Raghavan. Suspensoin kinematic structure for passive control of vehicle attitude. || Int. J. of Vehicle Design Vol. 12, No. 5/6, 1991. pp.525−547.
- Masato Abe. A study on effects of roll moment distribution control in active suspension on improvement of limit performance of vehicle handling. || Int. J. of Vehicle Design, Vol. 15, Nos ¾/5, 1994. pp. 326−317.
- Mastinu G., Babbel E., Lunger P., Margolis D., Mittermayer P., Richter B. Integrated Controls of Lateral Vehicle Dynamics. || Vehicle System Dynamics. Suppl. to vol. 23,1993. pp. 358−377.
- Minabe H., Hashimoto T., Yamamoto M. Four-wheel drive vehicle dynamics computer simulation. || International Conference All-Wheel Drive Proceedings of the Institution of Mech. Engineers. London, 1986. pp. 17−24.
- Minghui Kao and J Moskwa. Engine load equivalence ratio estimation for control adn diagnostics via nonlinear sliding observers. || Int. J. of Vehicle Design, Vol. 15, Nos ¾/5,1994. pp. 358−368.
- Misun V. Simulation of the Interaction between Vehicle Wheel and the Unevenness of Road Surface. || Vehicle System Dynamics, 19 (1990), pp. 237−253.
- Noorden D.L. Cortese A.D. Force and moment characteristics of rolling tires. «SAE Preprint», 1964, N 713.
- Olatunbosun O.A. and Dunn J.W. Generalized representation of low frequency radial dynamics parameters of rolling tyres. || Int. J. of Vehicle Design Vol. 12, No. 5/6, 1991. pp.513−524.
- Pacejka H.B. Lateral Dynamics Of Road Vehicles || Vehicle System Dynamics. 1987. V.16. P.75−120.
- Pacejka H.B. Research in Vehicle Dynamics and Tyre Mechanics. Delft Progress Report. Vol. 8. 1982. pp. 205−224.
- Pfeiffer K. and Isermann R. Fuzzy control of vehicle startup for emission tests on engine dynamometers. Proceedings of 3rd European Control Conference. Rome, Italy, September 1995. pp. 2386−2391.
- Reddy R.N. and Ellis J.R. Contribution to the simulation of driver-vehicle-road system. SAE Technical Papers Series, 1981, № 810 513. p.24.
- Sayers M.W. and Han D. A Generic Multibody Vehicle Models for Simulatory Handling and Breaking.? Vehicle System Dynamics. Suppl. to vol. 25, 1996. pp. 599−613.
- Sharp R.S., Pilbeam C. On the Ride Comfort Benefits Available from Road Review with Slow-active Car Suspension. || Vehicle System Dynamics. Suppl. to vol. 23, 1993. pp. 437−448.
- Shibahata Y., Abe M., Shimada K., Furukawa Y. Improvement of Limit Performance of Vehicle Motion by Chassis Control. || Vehicle System Dynamics. Suppl. to vol. 23, 1993. pp. 449−468.
- Sugasawa F., Irie N. and Kuroki J. Development of simulator vehicle for conducting vehicle dynamics research. || Int. J. of Vehicle Design Vol. 13, No. 2, 1992. pp.159−167.
- Andras Szabo, Gyorgy Sostarics and Istvan Zobory. Optimum axle-box guidance stiffnesses for traditional running gear operating on a given railway line. || Int. J. of Vehicle Design, Vol. 15, Nos ¾/5, 1994. pp. 484−493.
- Szczepaniak C., Szosland A. Badania symulacyjne modelu kierowcy. || Archywum Budowy maszyn. Vol. 30, № 1−2,1983. pp. 125−137.
- Traction Control System with Teves ABS Mark II. || SAE Papers, 1986, № 860 506. pp. 1−9.
- Vantsevich V.V. A new effective research direction in the field of actuating systems for multidrive vehicles. || Int. J. of Vehicle Design, Vol. 15, Nos ¾/5, 1994. pp. 337−347.
- Yih-Charng Deng. Simulations of belt-restrained occupant response in 30 mph barrier impact. || Int. J. of Vehicle Design Vol. 12, No. 2, 1991. pp. 160−174.
- Naohiro Yuhara and Akihiko Takei. Two Degree of Freedom/Hoc Controller Synthesis for Active Four-Wheel Steering Vehicles. || Vehicle System Dynamics. Suppl. to vol. 25,1996. pp. 275−292.
- Новожилов И.В., Павлов И. С. Приближенная математическая модель колесного экипажа. || Изв. АН МТТ. 1997, № 2, с. 196−204.
- Gunter Wiedemann, Kurt J. Reinschke. Stability Tests of a Bicycle Model in Descriptor Form. || 15th IMACS World Congress 1997 on Scientific Computation, Modeling and Applied Mathematics, Aug. 24−29, 1997. Berlin, Germany. Vol. VI. pp. 201−206.
- John C. Dixon. Tyres, suspension and handling. Cambridge University Press, 1991. p. 432.
- Анисимов B.H., Рождественский Ю. В. Изучение режимов движения автомобиля с помощью ЭВМ. Челябинск, 1983. 33 стр.