2019/1031 )废定通大字 系统与外界环境同样存在着物质、能 量和信息的交流,从环境向系统的流动称 为系统的输入,从系统向环境的流动成为 系统的输出,它可以用框图1-2来表示 系统 图1-2系统输入与输出关系 Q人孝 在系统动力学研究中,从三者之间的关系中, 可以引出三个不同的研究任务: 已知输入和设计系统的特性,使得它的输出满足 定的要求,这样的任务可称为系统的设计。所谓优 化。就是把一定的输入通过选择系统的特性成为最 优化的输出; ≯如已知输入和输出来研究系统的特性,这样的任务 叫系统识别; ≯如已知系统的特性和输出来研究输入则称为环境预 测。例如对一振动已知的汽车,测定它在某一路面 上行驶时所得的振动响应值(如车身上的振动加速度 则可以判断路面对汽车的输入特性,从而了解到 路面的不平特性 11
2019/10/31 11 系统与外界环境同样存在着物质、能 量和信息的交流，从环境向系统的流动称 为系统的输入，从系统向环境的流动成为 系统的输出，它可以用框图1-2来表示。 系统 输入 输出 图1-2系统输入与输出关系 在系统动力学研究中，从三者之间的关系中， 可以引出三个不同的研究任务： ➢ 已知输入和设计系统的特性，使得它的输出满足一 定的要求，这样的任务可称为系统的设计。所谓优 化。就是把一定的输入通过选择系统的特性成为最 优化的输出； ➢ 如已知输入和输出来研究系统的特性，这样的任务 叫系统识别； ➢ 如已知系统的特性和输出来研究输入则称为环境预 测。例如对一振动已知的汽车，测定它在某一路面 上行驶时所得的振动响应值(如车身上的振动加速度) ，则可以判断路面对汽车的输入特性，从而了解到 路面的不平特性。 21 22
2019/1031 )废定通大字 什么叫做系统动力学? 根据美国著名学者绪方胜彦的定义:“讨 论动态系统的数学模型和响应的学科”。 Q人孝 汽车系统动力学的研究内容和特点 ■汽车系统动力学的研究特点 ≯系统动力学要对系统所处环境进行研究,并找出其 特性,如路面不平整特性、空气动力特性等,在此 基础上对系统在真实环境下进行动态分析; ≯汽车作为一种现代化的交通工具,随着现代科学技 术的发展,功能不断扩大,社会上保有激增,车速 日益提高,在高速工况下对汽车的操作和控制的要 求也越来越严,因为在高速下驾驶稍有不慎,车辆 偏离轨道就很明显,“差之毫厘米,失之千里”很 容易引起交通事故,所以要求汽车的可控性几乎与 和一个控制系统的要求是接近的 12
2019/10/31 12 什么叫做系统动力学？ 根据美国著名学者绪方胜彦的定义：“讨 论动态系统的数学模型和响应的学科”。 汽车系统动力学的研究内容和特点 ◼ 汽车系统动力学的研究特点 ➢ 系统动力学要对系统所处环境进行研究，并找出其 特性，如路面不平整特性、空气动力特性等，在此 基础上对系统在真实环境下进行动态分析； ➢ 汽车作为一种现代化的交通工具，随着现代科学技 术的发展，功能不断扩大，社会上保有激增，车速 日益提高，在高速工况下对汽车的操作和控制的要 求也越来越严，因为在高速下驾驶稍有不慎，车辆 偏离轨道就很明显，“差之毫厘米，失之千里”很 容易引起交通事故，所以要求汽车的可控性几乎与 和一个控制系统的要求是接近的。 23 24
2019/1031 ⊙f )废定通大字 把驾驶员作为一个主动因素考虑到汽车系统中去组 成一个人一机一地面系统来加以研究;驾驶员在 车辆系统运动中的调节作用,可以用图1-3来表 车系统动力学就是研究人一车系统中,人和 车辆作用的相互匹配问题 强调系统之间的联系,研究系统间的相互作用。众 所周知,汽车可分为若干个子系统,如传动系、转 向系、悬架系等,这些系统在汽车运动过程中相互 影响相互作用相互制约 Q人孝 感觉元件 控制(肌 功率放大L输出 期望道路 (大脑) 肉作用) (汽车) 实际位置 位置反馈回路 图1-3汽车驾驶——包含传递函数的反馈控制系统
2019/10/31 13 ➢ 把驾驶员作为一个主动因素考虑到汽车系统中去组 成一个人－机－地面系统来加以研究 ；驾驶员在 车辆系统运动中的调节作用，可以用图1－3来表 示。汽车系统动力学就是研究人－车系统中，人和 车辆作用的相互匹配问题； ➢ 强调系统之间的联系，研究系统间的相互作用。众 所周知，汽车可分为若干个子系统，如传动系、转 向系、悬架系等，这些系统在汽车运动过程中相互 影响相互作用相互制约。 感觉元件 （大脑） 输入 控制（肌 输出 肉作用） 功率放大 期望道路 （汽车） 位置 位置反馈回路 实际 位置 + - 图1-3 汽车驾驶——包含传递函数的反馈控制系统 25 26
2019/1031 ⊙f )废定通大字 汽车系统动力学的研究内容归纳为以下四点 ≯路面特性分析、环境分析及环境与路面对 汽车的作用 汽车系统及其部件的运动学和动力学;汽 车内各个子系统的相互作用; ≯汽车系最佳控制和最佳使用 ≯车辆-人系统的相互匹配和模型的作用,驾 驶员模型,以及车辆的工程技术设计适合 于人的使用,从而使人-机系统对工作效率 最高。 Q人孝 车辆动力学是研究所有与车辆系统运动有关的学科。 长期以来,人们一直在很大程度上习惯按纵向、垂向和 横向分别独立研究车辆动力学问题;而实际中的车辆同时 会受到三个方向的输入,各方向所表现的运动响应特性必 然是相互作用、相互耦合的 随着功能强大的计算机技术和动力学分析软件的发展, 我们已经有能力将三个方向的动力学问题结合起来进行研 究,对车辆动力学问题的分析也可能扩展到更复杂的工况 及非线性域 纵向动力学 纵向动力学 、行驶动力学 垂向动力学 、操纵动力学 侧向动力学
2019/10/31 14 ◼ 汽车系统动力学的研究内容归纳为以下四点 ➢路面特性分析、环境分析及环境与路面对 汽车的作用； ➢汽车系统及其部件的运动学和动力学；汽 车内各个子系统的相互作用； ➢汽车系最佳控制和最佳使用； ➢车辆-人系统的相互匹配和模型的作用，驾 驶员模型，以及车辆的工程技术设计适合 于人的使用，从而使人-机系统对工作效率 最高。 车辆动力学是研究所有与车辆系统运动有关的学科。 长期以来，人们一直在很大程度上习惯按纵向、垂向和 横向分别独立研究车辆动力学问题；而实际中的车辆同时 会受到三个方向的输入，各方向所表现的运动响应特性必 然是相互作用、相互耦合的。 随着功能强大的计算机技术和动力学分析软件的发展， 我们已经有能力将三个方向的动力学问题结合起来进行研 究，对车辆动力学问题的分析也可能扩展到更复杂的工况 及非线性域。 一、纵向动力学 二、行驶动力学 三、操纵动力学 纵向动力学 垂向动力学 侧向动力学 27 28
2019/1031 )废定通大字 研究内容和范围 4ws、FPAs.PP"s 轮船側力 倾力矩分配控制 向动力学 乘坐新适性 未动悬(悬架控制 验垂向载 悬梨反作用力) 纵向力分配控制 俯仰运动 纵向运动 加速/制动性 书动/料动控制 轮胎纵向力 汽车动力学试验技术 状反 汽车振动噪声的预测与控制技术 Q人孝 目在救术上 口在略上 口在方法上 [副極 ACD/A ASC/AES unt 15
2019/10/31 15 研究内容和范围 汽车动力学试验技术 汽车振动噪声的预测与控制技术 转弯 转弯 加速 制动 转弯 加速 制动 转弯 第一阶段：回转稳定性最优化控制 独立控制子系统: ● Vehicle Stability Control ● Electrically Assisted Steering ● Active Roll & Body Control ● …… 2002 2004 2006 2008 2010 第二阶段：舒适性和操纵稳定性控制 集成控制系统: ● VSC、ARC、ABC ● Rear Wheel Steering ● Active Damping ● Stop & Go ● …… 第三阶段：车辆主被动安全控制 安全控制系统: ● Lane Guard ● Active Steering ● Anti-Rollover Chassis ● …… 第四阶段：车辆智能预测控制 智能交通系统: ● Telematics ● Collision Mitigation ● X by Wire ● …… 车辆集成控制系统 (Integrated Vehicle Control System, IVCS) Benefits: ● Optimized Vehicle Performance ● Unrivated Safety & Comfort ● Competitive Cost Solutions ABS电 液控制 单元 真空助 力器 转向盘转 角传感器 轮速传 感器 助力转向系统 横摆角速度传感器 侧向加速度传感器 动力传 动系统 阻尼可 调减振 器 车辆运行 状况分析 驾驶员状况 及能力分析 环境 车辆 驾驶员 知识库 车辆 模型 驾驶员 模型 环境 模型 结构综合 参数选择 车辆集成 控制器 转向系统 车身系统 制动系统 传动系统 悬架系统 … 环境 传感 器及 信息 交互 驾驶 员传 感器 车辆传感 器 状态识别 功能目标 自适应 车辆集成控制 控制 目标 反馈控制 状态分析 在技术上 在策略上 在方法上 29 30