汽车转向操纵的动态特性分析与评价研究

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汽车转向操纵性能是汽车操纵稳定性的一项重要性能,它关系到汽车在行驶过程中能否快速有效地进行换道,从而躲避障碍物以及驾驶员的操纵难易程度等。本文针对汽车转向操纵的动态特性进行研究,从试验数据分析处理、变化规律总结和评价指标探索方面研究汽车的转向操纵动态特性。(1)探索性地采用小波去噪法对汽车转向操纵实车试验数据进行处理。针对汽车转向操纵试验数据的特点选择了合适的小波基函数类型、阈值形式和去噪函数。采用重构因子作为小波基函数信号去噪能力的评判标准,精确选择了小波基函数。以汽车操纵稳定性中的蛇行试验的方向盘转角数据为例计算选取适用于汽车转向操纵试验数据的小波基函数,并通过对实车试验数据的处理验证了所选取小波基函数的实际去噪效果。(2)建立了三自由度角输入驾驶员—汽车转向操纵闭环系统模型,并在驾驶员预瞄时间的选取环节,采用综合考虑了路径误差、方向盘角速度以及侧向加速度的评价指标来选取每一种行驶工况下的驾驶员最优预瞄时间。利用某车型进行蛇形实车试验所采集的方向盘转角试验数据对该闭环系统模型进行了验证,在验证前利用小波去噪法对试验数据进行了去噪处理。验证结果表明通过闭环系统模型仿真计算得到的结果与试验结果具有良好的一致性,验证了所建闭环系统模型的正确性。(3)利用所建立的驾驶员—汽车三自由度闭环系统模型,仿真计算了某具有不足转向特性的车型一在不同换道工况下(如不同的换道过程距离、不同的行驶车速等)所需的方向盘角输入操纵信息。选取最大方向盘转角幅值、最大方向盘转角速度、方向盘主要转动频率以及忙碌频段成分所占比重四个操纵信息作为主要考察对象,得出操纵信息随不同换道过程距离、不同车速动态变化的趋势以及变化幅度,总结出了它们的动态变化规律,从而分析了汽车转向操纵的动态特性。通过实车试验验证了所总结的汽车转向操纵动态变化规律的正确性。(4)在分析结果的基础上,初步提出了以最大方向盘转角幅值的动态变化平缓程度、最大方向盘转角速度的动态变化平缓程度以及方向盘操纵频率的动态变化平缓程度作为汽车转向操纵动态特性评价指标。针对所提的评价指标,计算了车型二的转向操纵动态特性,并与车型一的转向操纵动态特性进行了对比。得出车型二的转向操纵动态特性要比车型一好,车型二与车型一相比更容易操纵,并且在中高速段以及换道过程距离越短的工况下,车型二相比于车型一越容易操纵的评价结果。通过对两车型操纵性能的对比,得知针对转向操纵动态特性进行评价所得的车型二比车型一易于操纵的评价结果是正确的,验证了所提评价指标的可行性。
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