汽車最速操縱穩定性評價指標研究

陳肖媛，劉超，蔡東嶺，宋海燕

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汽車最速操縱穩定性評價指標研究

陳肖媛，劉超，蔡東嶺，宋海燕

（青島黃海學院，山東 青島 266427）

汽車在最高速度下的操控性是影響汽車安全的重要因素，可以稱為高速公路的生命線。汽車操縱穩定性的評價不僅要在客觀模型中進行評價，也要根據不同駕駛員的主觀感受進行評價。論文首先在ADAMS/CAR下建立整車模型并進行雙移線試驗，然后利用MATLAB軟件對該模型的操縱穩定性進行了仿真，得到了模型的橫向位移和縱向速度隨車輛縱向位移的變化曲線，可以得出結論：車速越高，時間越短，汽車的轉向穩定性越差。最后，基于簡便、有效的模糊綜合評判法對汽車最短時間內的操控穩定性進行了主觀評價，得出車速越高，轉向穩定性越差。綜合主客觀評價，汽車速度越快，即時間越短，操縱穩定性越差。

最速操縱；客觀評價；主觀評價；時間

1 3自由度汽車模型數學建模

在2-DOF汽車模型的基礎上，建立了一個3-DOF線性汽車模型，該模型考慮了汽車的橫向運動和縱向運動。為了更好的模擬分析，假設輪胎輪廓特征在線性范圍內，則輪胎模型需要一些假設和簡化。假設和簡化的3-DOF線性汽車數學模型如圖1所示。

圖1 3-DOF汽車模型

2 汽車最速操縱穩定性客觀評價指標的仿真

在ADAMS/CAR下建立整車模型，不考慮懸架因素的影響，并對建立的模型進行雙移線試驗。經過13次迭代后，該車最快的轉向穩定性仿真車，完成雙移線測試所需的最短時間為9.3秒。雙移線測試期間一些狀態變量和控制變量的仿真結果如圖2所示。原型的初始車速是在執行最大速度操縱雙換檔線測試時作為縱向位移的函數的橫向位移的模擬結果。可以看出，該車最快速雙移線測試的運動規律是：首先直行一段距離，然后在第一個車道變換后和第二個車道變換之前，在30米左右開始左轉以改變車道汽車接近道路邊界之間的直線，并且最大橫向位移似乎在第二車道變換后逐漸行進，并且當行駛至322.5 m時返回到原始車道。

圖2 側向位移仿真結果示意圖

圖3 側向位移仿真結果示意圖

對車輛3-DOF最優控制模型進行了數值模擬，得到了車輛縱向位移的橫向位移，方向盤角度等變量的變化曲線。分析了每條曲線的趨勢，當速度不同，即完成雙移線試驗所需要的時間不同時，比較了每個變量隨縱向位移的變化。考慮到對最快機動產生更大影響的汽車結構因素，最大速度與汽車動力學直接相關的轉向系統剛度、軸距、車輪剛度、動力傳動比等八個汽車結構因素，將各評價指標包含在matlab數據中，并將其納入運行穩定性綜合評價指標的表達式中進行，所得操作穩定性綜合評價指標曲線如圖3所示。從圖中可以看出，隨著時間的增加，轉向穩定性的綜合評價指標逐漸增大，即汽車的轉向穩定性隨時間惡化。

3 汽車最速操縱穩定型主觀評價指標的仿真、分析

汽車最速操縱性包括三個主要因素：動力性能，機動性和穩定性。汽車操縱穩定性評價不僅包括客觀評價，還包括駕駛員的主觀評價，根據汽車操縱穩定性主觀評價經驗總結及汽車最速操縱穩定性主觀評價原理得出汽車最速操縱穩定性主觀評價評價指標如圖4所示。

圖4 汽車操縱穩定性主觀評價指標

得出：

結果表明該駕駛員對14個車輛試驗的排序結果為：

5，9，11，1，7，4，10，3，8，2，6，14，13，12。

同樣其他車手也根據上述過程進行了評估，最后得到了7名車手來評估14輛車的排名結果。為了直觀地表示車手對每個程序的排名，使用統計方法，平均分數被用作14個車輛計劃的最終排名。為了獲得多個駕駛員的平均分數，每個程序的分數按照駕駛員主觀評價的順序進行評分，即首先是14分。第二名是13分，依此類推，第一名是第一名。最后，獲得了由7個駕駛員對14個車輛計劃進行分類的結果，如表1所示。

表1 14個車輛方案主觀評價排名

表1中的主觀評價排名與通過模糊綜合評價方法獲得的排名基本一致。基于模糊綜合評判法的汽車最快機動的主觀評價方法是有效，簡單，可行的，且與客觀評價結果相吻合。

4 結論

論文首先建立3-DOF度汽車數學模型，其次在ADAMS/ CAR下建立整車模型并進行雙移線試驗，然后利用MAT -LAB軟件對該模型的操縱穩定性進行了仿真，然后建立最快速度操縱的兩級模糊評估模型，根據襄樊的主觀評分方法選擇9個駕駛員。獲得評分矩陣，并相應地計算模糊評估矩陣。分析結果表明，車輛方案中排名較高的汽車上的9名駕駛員存在較大差異，表明速度越快，時間越短，汽車的操縱穩定性越差。另外在汽車的主觀評價中，汽車的結構因素影響著汽車操縱穩定性的排名，在以后的研究中可以重點考慮。

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Research on the Evaluation Index of Vehicle Speed Manipulation Stability

Chen Xiaoyuan, Liu Chao, Cai Dongling, Song Haiyan

( Qingdao Huanghai College, Shandong Qingdao 266427 )

The handling of a car at its highest speed is an important factor affecting car safety and can be called the lifeline of a highway. The evaluation of vehicle handling stability should be evaluated not only in the objective model, but also based on the subjective feelings of different drivers. Firstly, the vehicle model is established under ADAMS/CAR and the double-shift test is carried out. Then the MATLAB software is used to simulate the stability of the model. The lateral displacement and longitudinal velocity of the model are obtained along with the longitudinal displacement of the vehicle. It can be concluded that the higher the speed, the shorter the time, and the worse the steering stability of the car. Finally, based on the simple and effective fuzzy comprehensive evaluation method, the subjective evaluation of the steering stability of the car in the shortest time is carried out. It is concluded that the higher the vehicle speed, the worse the steering stability. While subjective and objective evaluation are omprehensive, the faster the car speed is, that is, the shorter the time is, the worse the steering stability.

steepest manipulation; objective evaluation; subjective evaluation; time

B

1671-7988(2018)22-167-03

U462

B

1671-7988(2018)22-167-03

U462

陳肖媛，青島黃海學院，研究生，講師，汽車操縱動力學。課題獲青島黃海學院校級課題（2016kj03）和山東省高校科研計劃項目（J18KB155）資助。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.22.059