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轮毂电动车转向工况的失稳边界分析及稳定性控制方法研究

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轮毂电动车转向工况的失稳边界分析及稳定性控制方法研究

作者：陈炳哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

与传统集中式驱动方式相比,分布式驱动的轮毂电动车结构简单、四轮扭矩独立可控、节约能源,已经成为电动汽车研究重点和发展方向。对于转向工况,改善转向性能和提高稳定性是两大目标。目前主要通过直接横摆扭矩控制(DYC)协调四轮电机扭... 详细信息

与传统集中式驱动方式相比,分布式驱动的轮毂电动车结构简单、四轮扭矩独立可控、节约能源,已经成为电动汽车研究重点和发展方向。对于转向工况,改善转向性能和提高稳定性是两大目标。目前主要通过直接横摆扭矩控制(DYC)协调四轮电机扭矩跟踪期望横摆,达到改善性能的目的。由于路面最大附着力的限制和轮胎的非线性特性,在很多极限工况下,车辆转向时极易发生严重侧滑导致失稳。另一方面,转向时,后驱比前驱具有更好的转向性能,但后驱的转向稳定性较差,易产生失稳现象。本文针对轮毂驱动电动车的前后轴扭矩分配的问题,分析车辆转向失稳的原因,和前后轴扭矩分配导致车辆失稳的边界,给出了基于前后轴扭矩分配的横摆稳定控制方法,实现改善转向性能和保障稳定性的目标。本文首先通过仿真,描述了前后轴扭矩分配对转向加速工况性能的改善和产生车辆失稳的现象。进而,结合车辆动力学模型,分析了车辆转向失稳的机理和主要原因。结合车辆失稳时的动力学特征,提出了一种确定失稳边界的方法。本文给出的方法利用车速、横摆率和侧向加速度信息,对车辆状态信息依赖较小,便于应用。基于给出的车辆失稳边界确定方法,本文提出了一种轮毂驱动电动车前后轴扭矩分配方法。该方法一方面充分利用各车轮的附着率,以提高车轮侧向力,达到提高转向性能的目的。同时,结合失稳边界,约束后轴扭矩分配比例,保证车辆转向的稳定性。最后,本文在前后轴扭矩分配的基础上进行了横摆稳定控制研究。为实现期望横摆率的跟踪,首先对期望横摆率的设计方法进行了分析,然后给出了一种横摆率跟踪模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)控制器设计方法,硬件在环实验结果检验了本文方法的可行性。

关键词：轮毂电动车失稳边界前后轴扭矩分配横摆稳定控制硬件在环

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基于汽车失稳边界分析的操纵稳定性控制

基于汽车失稳边界分析的操纵稳定性控制

作者：吴静合肥工业大学

学位级别：硕士

车速转向角以及加速度是引起汽车状态变化的最直接的且驾驶员可以控制的输入变量,而且口前汽车的电子稳定性控制系统有相关的传感器对汽车的转向角、车速等行驶状态进行测量,故研究汽车的行驶输入状态对于汽车系统的稳定影响,能够为稳... 详细信息

车速转向角以及加速度是引起汽车状态变化的最直接的且驾驶员可以控制的输入变量,而且口前汽车的电子稳定性控制系统有相关的传感器对汽车的转向角、车速等行驶状态进行测量,故研究汽车的行驶输入状态对于汽车系统的稳定影响,能够为稳定性控制提供很好的控制依据。本文首先从动力学上以及结构上分析了底盘子系统间的耦合关系,并根据实际的汽车进行简化建立汽车物理模型。根据物理模型,确定其自由度,利用Newton-Euler定理建立系统的动力学模型。另外为了动力学稳定性分析以及操纵稳定性控制的研究,引入了Dugofi轮胎模型。为了更好地仿真操纵控制时的实际汽车操作状态,引入了最优道路预跟踪驾驶员模型,来构造闭环控制汽车系统。接着根据整车动力学模型,建立半车模型,并建立其Simulink模型,进行动力学仿真,了解转向角,车速以及加速度对操纵稳定性的影响。另外建立七自由度的整车模型,研究转向角、车速以及加速度对悬架系统性能的影响,并进一步分析其对操纵稳定性的影响。然后,根据车轮的动力学状态,将汽车行驶的状态分为线性区域、非线性区域和附着极限外的区域;根据控制理论的稳定性定义,将汽车行驶状态的区域分为稳定区域与非稳定区域。利用Dugof轮胎模型,可以求解轮胎的线性和附着极限边界,从而确定汽车的线性和非线性行驶状态区域。分别利用Routh稳定判据和非线性系统平衡点处分岔理论分别求解行驶状态转向角与加速度的稳定域边界和转向角与车速的极限失稳边界。最后,根据汽车行驶状态失稳边界的分析,分别针对汽车在制动转向和匀速转向工况下,设计操纵稳定性控制器。在匀速状况下根据汽车的状态响应,设计上层协调控制器,上层控制器通过分配下层控制器产生横摆力矩的权值,从而实现协调控制的目的。主动悬架系统采用LQG控制器,通过控制各个悬架作动力,产生相应的侧倾力矩,来补偿横摆力矩。ESP采用滑模控制器,通过对滑移而的调整,实现横摆力矩的调整。并通过建立simulink模型进行仿真验证。

关键词：行驶状态分岔理论失稳边界操纵稳定性控制

多级轴流压气机出口增压容积对失稳边界的影响

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燃气涡轮试验与研究 1995年第4期8卷 10-16页

作者：李承辉刘浪沈阳航空发动机研究所

介绍了一台三级轴流压气机在不同的出口增压容积下进行的失稳边界试验,试验结果表明:由于出口增压容积增大,使原来存在旋转失速边界的喘振特性,变为突发性喘振边界。该试验证实Greitser的B系数作为压气机失稳边界的失速判据是适用的。... 详细信息

介绍了一台三级轴流压气机在不同的出口增压容积下进行的失稳边界试验,试验结果表明:由于出口增压容积增大,使原来存在旋转失速边界的喘振特性,变为突发性喘振边界。该试验证实Greitser的B系数作为压气机失稳边界的失速判据是适用的。该特性说明,涡喷发动机的低压压气机在喘振之前,存在旋转失速边界,有可能进行预先报警。

关键词：轴流压气机出口容积失稳边界突发性喘振边界涡喷发动机

多级轴流压气机出口增压容积对其失稳边界的影响

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航空发动机 1990年第4期11卷 49-66页

作者：李承辉刘浪

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含软弱结构面的顺倾层边坡失稳边界的研究

企业技术开发 2009年第4期28卷 58-61页

作者：李世桂广东水电二局股份有限公司广东广州510663

通过分析软弱结构面的工程特性随含水量的增大其抗剪强度降低的规律,按照软弱结构面与坡脚倾角的关系把顺倾层坡体分为"潜伏型"和简单顺层型两类。为了得到含软弱结构面的顺倾层边坡的失稳边界的判断函数,把顺倾层状岩体视为各向同性材... 详细信息

通过分析软弱结构面的工程特性随含水量的增大其抗剪强度降低的规律,按照软弱结构面与坡脚倾角的关系把顺倾层坡体分为"潜伏型"和简单顺层型两类。为了得到含软弱结构面的顺倾层边坡的失稳边界的判断函数,把顺倾层状岩体视为各向同性材料,通过弹性力学理论,导出了在极限平衡状态下计算顺倾层状岩体滑坡的失稳边界的方法,该方法简单适用,对顺倾层滑坡失稳机理的研究具有一定的指导意义。

关键词：软弱结构面顺倾层滑坡失稳边界

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低温流体流动沸腾失稳预测模型

上海航天（中英文） 2024年第4期41卷 89-95,112页

作者：匡以武孟金龙张文胜况康上海航天设备制造总厂上海200245

针对液氮等低温流体在通道内的沸腾两相流动失稳问题,建立了典型液氮沸腾流动失稳的动力学模型,基于非线性稳定性理论,对液氮沸腾流动稳定性进行分析,获得了流动失稳判据。基于失稳判据并结合液氮沸腾的流动特性分析,提出了以无量纲参... 详细信息

针对液氮等低温流体在通道内的沸腾两相流动失稳问题,建立了典型液氮沸腾流动失稳的动力学模型,基于非线性稳定性理论,对液氮沸腾流动稳定性进行分析,获得了流动失稳判据。基于失稳判据并结合液氮沸腾的流动特性分析,提出了以无量纲参数表示的流动失稳预测模型。将模型预测结果与文献实验数据对比,在17个工况中,模型成功预测了15个工况的流动稳定性,准确率达88.2%。流动失稳的理论分析结果与实验吻合良好,能够用于液氮沸腾失稳的预测。模型分析结果显示:在液氮的沸腾失稳过程中,加速压降作用非常显著;相同长径比的通道,失稳边界基本重合;提高流体饱和压强有助于抑制流动失稳。

关键词：两相流低温流体流动失稳失稳边界数值计算

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密封激起的转子失稳振动

振动．测试与诊断 2001年第1期21卷 45-49页

作者：廖明夫杨俐骏金科西北工业大学航空发动机系西安710072 中国航空工业总公司第六二四研究所江油621703

分析了密封装置激起转子失稳的机理 ,在此基础上 ,得出了转子失稳的条件以及失稳边界 ,即失稳发生在转子工作转速大于 2倍转子临界转速的条件之下。根据密封装置对转子刚度和阻尼的影响规律 [1,2 ] 。

关键词：密封装置转子失稳振动失稳条件失稳边界涡轮机械

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时变张力作用下轴向运动黏弹性梁的力学特性

时变张力作用下轴向运动黏弹性梁的力学特性

作者：罗二宝上海应用技术大学

学位级别：硕士

在实际的工程生产中,有很多的工程结构具有沿某一方向运动的特性,他们可以简化为一类物理模型,这就是轴向运动结构。比如动力传送带、电梯升降机缆绳、传动带等都可以简化为这种物理模型。由于外在的激励因素和系统的内部因素的影响,这... 详细信息

在实际的工程生产中,有很多的工程结构具有沿某一方向运动的特性,他们可以简化为一类物理模型,这就是轴向运动结构。比如动力传送带、电梯升降机缆绳、传动带等都可以简化为这种物理模型。由于外在的激励因素和系统的内部因素的影响,这些结构在运动时往往会伴随着较大的横向振动。轴向变化速度和时变张力以及两者之间关系的引入对轴向运动结构的动力学特性分析具有重要意义,而且也可以作为相关的更复杂模型的研究基础。本文以两种轴向运动梁为研究对象,先后建立了轴向运动Timoshenko梁和轴向运动Euler-Bernoulli梁的动力学耦合模型;采用解析和数值验证相结合的方法研究了这两种模型相关的力学特性。具体研究内容如下:一、研究了轴向运动Timoshenko梁的固有频率、模态的实数部分,同时也研究了它们相应的虚数部分。首先,给出了自由振动耦合运动方程组和相关的边界条件。然后,通过复模态方法,同时得到了固有频率和复模态函数的实数和虚数部分。通过一些具体的数值例子,给出了复固有频率和临界速度随着不同的参数的变化情况。最后,用微分求积法来进行数值验证。二、考虑轴向张力随着时间而周期变化,并引入黏性阻尼,研究了轴向运动Euler-Bernoulli梁的线性参激振动。首先,引入周期变化的张力和速度之间的关系,推出时变张力作用下轴向变速运动黏弹性梁的控制方程和相应的非齐次边界条件。然后,应用直接多尺度法得到了其可解性条件。求出了线性参激振动的模态函数和固有频率,同时也考虑了组合参数共振和有无内共振对失稳区域的影响。最后,对于给定的系统参数,应用微分求积法进行了数值验证。三、考虑轴向张力随着时间而周期变化,加入黏性阻尼,研究了轴向运动Euler-Bernoulli梁的非线性振动。首先,在推导线性Euler-Bernoulli梁模型的控制方程和非齐次边界条件的过程中,考虑了非线性项对力学特性的影响。然后,采用直接多尺度法分析了系统的稳态响应。最后通过一些具体的数值例子,描述了不同的参数对稳态响应的影响。

关键词： Timoshenko梁轴向运动黏弹性梁时变张力黏弹性内共振失稳边界多尺度法微分求积法