第一篇：汽車系統動力學試卷

考試內容：

1汽車系統動力學的研究范圍、研究方法、特點及發展趨勢。

2．輪胎側偏動力學。掌握輪胎側偏特性的定義、影響因素、模型類型，能夠建立輪胎側偏特性簡化理論模型。

3．汽車前輪轉向和四輪轉向動力學。對于前輪轉向汽車，能夠推導其數學模型，掌握表征汽車穩態響應的參數及影響因素，瞬態響應和頻率響應特性的分析；對于四輪轉向汽車，能夠推導其數學模型，掌握汽車四輪轉向系統的控制方法。

4．駕駛員汽車閉環系統動力學。

掌握駕駛員模型類型，閉環系統研究特點。

5．懸架系統動力學。掌握懸架的分類、特點、評價指標，被動懸架、主動懸架系統模型的建立，懸架系統特性分析。

6．控制技術在汽車系統動力學研究中的應用。了解PID控制、最優控制、自適應控制、模糊控制、神經網絡控制等技術在汽車系統動力學研究中的應用。

第二篇：汽車系統動力學習題答案分析解析

1.汽車系統動力學發展趨勢

隨著汽車工業的飛速發展，人們對汽車的舒適性、可靠性以及安全性也提出越來越高的要求，這些要求的實現都與汽車系統動力學相關。汽車系統動力學是研究所有與汽車系統運動有關的學科，它涉及的范圍較廣，除了影響車輛縱向運動及其子系統的動力學響應，還有車輛在垂向和橫向兩個方面的動力學內容，隨著多體動力學的發展及計算機技術的發展，使汽車系統動力學成為汽車CAE技術的重要組成部分，并逐漸朝著與電子和液壓控制、有限元分析技術集成的方向發展，主要有三個大的發展方向：

（1）車輛主動控制

車輛控制系統的構成都將包括三大組成部分，即控制算法、傳感器技術和執行機構的開發。而控制系統的關鍵，控制律則需要控制理論與車輛動力學的緊密結合。

（2）多體系統動力學

多體系統動力學的基本方法是，首先對一個由不同質量和幾何尺寸組成的系統施加一些不同類型的連接元件，從而建立起一個具有合適自由度的模型；然后，軟件包會自動產生相應的時域非線性方程，并在給定的系統輸入下進行求解。汽車是一個非常龐大的非線性系統，其動力學的分析研究需要依靠多體動力學的輔助。

（3）“人—車—路”閉環系統和主觀與客觀的評價

采用人—車閉環系統是未來汽車系統動力學研究的趨勢。作為駕駛者，人既起著控制器的作用，又是汽車系統品質的最終評價者。假如表達駕駛員駕駛特性的駕駛員模型問題得到解決后，“開環評價”與“閉環評價”的價值差別也許就不存在了。因此，在人—車閉環系統中的駕駛員模型研究，也是今后汽車系統動力學研究的難題和挑戰之一。除駕駛員模型的不確定因素外，就車輛本身的一些動力學問題也未必能完全通過建模來解決。目前，人們對車輛性能的客觀測量和主觀之間的復雜關系還缺乏了解，而車輛的最終用戶是人。因此，對車輛系統動力學研究者而言，今后一個重要的研究領域可能會是對主觀評價與客觀評價關系的認識

2.目前汽車系統動力學的研究現狀

汽車系統動力學研究內容范圍很廣，包括車輛縱向運動及其子系統的動力學響應，還有車輛垂向和橫向動力學內容。及行駛動力學和操縱動力學。行駛動力學研究路面不平激勵，懸架和輪胎垂向力引起的車身跳動和俯仰運動；操縱動力學研究車輛的操縱穩定性，主要是輪胎側向力有關，引起的車輛側滑、橫擺、和側傾運動。汽車系統動力學的研究可以分為三個階段： 階段一（20世紀30年代）

①對車輛動態性能的經驗性的觀察 ②開始注意到車輪擺振的問題

③認識到車輛舒適性是車輛性能的一個重要方面 階段二（30年代—50年代）

①了解了簡單的輪胎力學，給出了輪胎側偏角的定義 ②定義不足轉向和過度轉向

③建立了簡單的兩自由度操縱動力學方程 ④開展了行駛平順性研究，建立了K2實驗臺，⑤引入前獨立懸架 階段三（1952年以后）

①通過試驗結果和建模，加深了對輪胎特性的了解

②在兩自由度操縱模型的基礎上，建立了包括側傾的三自由度操縱動力學方程

③擴展了對操縱動力學的分析，包括穩定性和轉向響應特性分析 ④開始采用隨機振動理論對行駛平順性進行性能預測

隨著計算機技術的發展,復雜的模型得到了明確的表達的方便的求解。隨后的發展中，逐步引進ABS（防抱死制動系統）, TCS(驅動力控制系統),ASR（防滑轉控制）,DCS(動力學控制),PPS(液壓助力)等技術，不斷地推動著汽車工業的發展。

3.系統狀態方程表達及可控性和可觀性判斷

狀態方程表達式：

其中，X為

對于同一個系統，狀態變量的選取并不是唯一的，關鍵是這些變量要相互獨立，而且其個數等于微分方程的階數。

4.分析建立汽車直線制動時的數學模型應該考慮哪幾個自由度？

答：

u v w

p q r

√

× ×

× √ ×

需要考慮行駛方向和繞y軸的俯仰兩個自由度。

5.ABS和ASR的作用于有何異同？今后的發展趨勢如何？

答：相同點：

都是通過控制車輪相對地面的滑動以使車輪與地面的附著力保持較大值的同時又具有良好的側向穩定性。

不同點：

1、作用結果不同：ABS用于控制汽車制動時的“拖滑”和保持汽車在制動時的轉向性，提高制動效果和制動時的安全性；ASR是控制車輪驅動時的“滑轉”，用于提高汽車起步、加速及在滑溜路面上行駛時的牽引力和確保行駛的穩定性。

2、作用對象不同：ABS通過控制車輪的制動力大小來抑制制動輪與地面的滑動；而ASR只對驅動輪實施制動控制。

3、作用域及作用時間不同：ABS在汽車制動時工作，在車輪出現抱死時起作用，當車速很低時不起作用；ASR在汽車行駛過程中都工作，在車輪出現滑轉時起作用。

發展趨勢：

1、和電子制動力分配EBD(Electric Brake force Distribution)集成,形成ABS/ASR/EBD系統,可以明顯改善并進步ABS的功效。

2、和電子穩定性程序ESP(Electronic Stability Program)系統集成,形成ABS/ASR/ ESP綜合控制系統,可解除汽車制動、起步和轉向時對駕駛員的高要求。

3、和汽車巡航自動控制ACC(Adaptive Cruise Control)系統集成,形成ABS/ASR/ACC綜合控制系統,可解除汽車制動、起步和保持安全車距方面對駕駛員的高要求。

6.與普通的前輪轉向系統相比，四輪轉向系統有什么優點？

主要目的是改善整車的轉向特性和響應特性。把后輪與前輪同相位轉向，可以減小車輛轉向時的旋轉運動（橫擺），改善高速行駛的穩定性。把后輪與前輪逆相位轉向，能夠改善車輛中低速行駛的操縱性，提高快速轉向性。四輪轉向的目的: ①由于0

7.操縱穩定性的主動控制的方式有哪些？各有什么優缺點？

1.ABS 控制輪胎的制動力，可以防止制動車輪抱死及制動穩定性的更喪失。2.ASR控制輪胎的驅動人力，可以避免驅動車輪滑轉，提高驅效能和安全性。3.4WS 控制四個車輪上縱向的有無、大小、方向及分配，可以保證車輛在各種運動工況下的穩定性并提高操縱性能。4.ARC 主動改變是懸架的抗側傾特性，可以保證車身的正常姿勢，并間接地改善汽車的轉彎性能。5.VDC 控制輪胎的側向力，可以改善汽車轉向操縱性能并提高抗側向干擾能力。6.ESP 電子穩定性控制系統。

除了ABS和ASR的優點之外，VDC還在以下幾方面改善主動駕駛安全性：a.即使在臨界的側向動態狀況也能提供給駕駛員一種主動的支持。b.在所有工作模式達到極限狀態時也可增強車輛的操縱穩定性和行駛能力。c.即使在極端的轉向操作中，也可增強車輛的穩定性，使滑溜的危險迅速減少。d.改善車輛的驅動能力并縮短制動距離。

8.為什么要設計車輛動力學控制系統？它對提高汽車的性能主要表現在哪些方面？

車輛動力學穩定性控制(VDC)出現,它兼容了ABS和TRC的優勢功能,使車輛在各種路面和各種工況下都獲得良好的操縱穩定性和方向性,大大降低交通事故的發生及其傷害。當汽車的運動處在極限狀況的非線性狀態時,如在高速大轉彎、換車道、超車、轉彎剎車時,存在單獨車輪的側偏剛度迅速下降,汽車對駕駛員操縱失去應有的響應,車輛的運行狀態偏離駕駛員期望的行駛狀態,尤其在冰雪等低附著路面條件下,容易導致過度轉向或不足轉向,車輛發生危險。VDC電子控制單元在上述情況發生時,根據方向盤轉角傳感器、制動主缸壓力傳感器的信號、油門踏板位置判斷駕駛員的駕駛意圖,估算出駕駛員期望的汽車行駛狀態值。再根據檢測得到的實際汽車狀態與期望的汽車狀態的差值,通過反饋控制邏輯計算出穩定橫擺力矩,然后在單獨車輪上面施加滑移率控制,直接調節車輛的側向受力情況,使汽車按駕駛員預定的軌跡行駛,保證車輛的行駛安全。

研究表明,車輛動力學穩定控制系統能夠大幅度提高車輛的操縱穩定性和安全性,能夠適應各種路面和行駛工況,取得了良好的主動控制效果。

9.車輪跳動對汽車前輪定位參數的影響進行仿真分析

一般來說，當車輪上下跳動時，瞬時擺動中心的位置將發生變化，瞬時中心位置的改變又會引起車輪在上下跳動時傾角的非線性變化 如果上下臂相等，瞬時中心的位置將保持不變；如果上下臂相等且傾角相同，則車輪上下跳動時兩個定位角度保持不變

10.主動懸架與被動懸架比較？

被動式懸架，剛度和阻尼不能隨頻率而調節，因而即使采用優化方法來設計也只能把其性能改善到一定的程度。

主動式懸架也可稱為“ 可調懸架”，它主要通過各種反饋信息實現懸架剛度和阻尼值的可調，以同時改善了汽車行駛的舒適性和安全性，但是主動式懸架的執行機械需要選用高精度的液壓伺服缸，需要復雜的傳感器和儀器設備，需要較多的外部動力來控制執行機構，故其成本很高結構復雜，可靠性影響因素多

11.懸架對汽車性能的影響是什么？其發展趨勢怎樣？

懸架是汽車的重要總成之一，它對汽車的行駛平順性和操縱穩定性有著極其重要的影響，懸架系統的基本功能：

1．緩和路面不平的沖擊，使汽車行駛平順、乘坐舒適； 2．車輪跳動時使車輪定位參數變化小，保證良好的操縱穩定性；

3．使車輪與地面有良好附著性，較小車輪動載變化，以保證良好的安全性。被動懸架無外部能量消耗，但剛度和阻尼不能隨頻率而調節；主動懸架，能快速響應調節，但耗能較大；半主動懸架，調節響應較快，耗能較少，將會是目前一段時間內發展的方向。

12.怎樣用數學模型描述輪胎的動力學特性，其目的是什么？

在物理模型中，輪胎通常被簡化成一系列理想化和具有給定的物理特性的徑向排列的彈性單元體。必要的話，還要給出這些彈性單元體在道路表面的滑動能力，以及由于相鄰單元體連結或包絡的胎面而引起的約束，旨在根據輪胎與路面之間的相互作用機理和力學關系建立模型，以模擬力或力矩產生的機理和過程

13.汽車前輪擺振現象是怎樣產生的，其主要原因？

所謂的汽車前輪擺振就是汽車行駛中，前轉向輪有時會發生其主銷作周期性的角振動

1> 周期變化的激振動

車輪不平衡質量產生的離心慣性力； 車輪陀螺力矩；

懸架與轉向桿系統運動關系不協調也引起車輪繞主銷擺振； 2> 偶然和單次性激勵

當汽車直線行駛時，汽車受偶然的側向陣風或汽車傳輸線受側向路面障礙作用下，車輪會發生起始偏轉

14.研究輪胎動力學的意義何在？

現代輪胎是一個復雜的粘彈性結構，具有明顯的非線性特性。由于輪胎材料和結構及其與路面的相互作用的復雜性，以及輪胎力學特性對車輛動力學的重要影響，有必要對輪胎的動力學進行研究。

第三篇：系統動力學講稿

a.水準（L）變量是積累變量，可定義在任何時點；

速率（R）變量只在一個時段才有意義。

b.決策者最為關注和需要輸出的要素一般被處理成L變量。

c.在反饋控制回路中，兩個L變量或兩個R變量不能直接相連。d.為降低系統的階次，應盡可能減少回路中L變量的個數。

故在實際系統描述中，輔助（A）變量在數量上一般是較多的。

P1 我們在上次課共同學習了系統動力學方法特點和基本原理，了解了系統動力學方法首先通過建立系統的因果關系圖，將因果關系圖轉化為其結構模型——流（程）圖，進而使用DYNAMO仿真語言對真實系統進行仿真。所以我們說它是一種定性和定量相結合的分析方法。

P2 上節課我們講到商店庫存模型的分析，系統要素界定為商店和工廠，又由于我們要研究的庫存量是一個與時間有關的要素（隨時間的變化關系），所以我們還必須把商店銷售、商店訂貨，工廠生產過程的各個環節考慮在我們的系統中。

P3 如圖所示，是商品庫存問題的因果關系圖。圖中有兩個反饋回路：第一個，我們要考察的商品庫存量，它的多少對商店訂貨產生影響，商店訂貨到了工廠以后，工廠會根據自己的“未供訂貨量”來預定自己的產量、調整它的生產能力、進行產品生產，產品生產出來后送到商店倉庫，使得商店庫存增加（也即庫存量發生變化），庫存量的變化又會引起商店訂貨量變化??，這是一個負的反饋回路；第二個，工廠生產出產品，供貨給商店的同時，又會引起“工廠未供訂貨”的減少，也是一個負的反饋回路。還有一個關系要說明，商店的銷售會對商店的庫存和商店的訂貨量產生作用。

P4 下面我們進行將這個因果關系圖轉化為我們的結構模型——流（程）圖。從剛才的分析，顯然商店庫存是我們最關注和要考察的量，我們將它定為水準變量，記為L2；商店訂貨是人們的決策過程，它在一個時間段內訂貨量的多少，決定了工廠未供訂貨的大小，即它為一個速率變量，記為R1；工廠未供訂貨量是一個可以定義在任意時刻的量，我們把它定義為水準變量，記為L1；預定產量和生產能力都對工廠生產產品速率產生影響，很容易理解工廠生產是個速率變量，即為R2；對于預定產量和生產能力，我們可以將它定義為輔助變量，分別即為A1、A2；商品銷售過程，是引起商店庫存量變化的量，我們把它定義為速率變量，記為R3。

P5 繪制出流（程）圖如圖所示。R1商店訂貨控制L1工廠未供訂貨量的變化速度，R2工廠生產決定了L1（未供）向L2（庫存）轉化的速度，R3商品銷售決定了商品庫存減少的速度。A1是預定產量，受未完成的供貨量和期望完成未供訂貨時間的影響，（我們認為，訂貨肯定不是一次，可能隨著時間的推移還會有訂貨，期望完成未供訂貨時間越長，可能就會來更多訂單，這樣我們就必須考慮期望完成未供訂貨時間來定我們的產量）。為完成預定產量，必須調整生產，決定幾天內將預定產量生產完成，我們又定義了常量調整生產時間D2，這樣A1和D2共同決定了工廠生產能力A2。生產能力的大小決定了生產速率的大小。

產品銷售是如何影響產品訂貨呢？這兩個都是速率變量，為了便于分析，我們引入平均銷售量輔助變量，即S1，這樣我們就可以方便的說，銷售速率影響平均銷售量，平均銷售量決定了訂貨速率，同樣，訂貨也不可能過于頻繁，我們更希望一個相對固定的時間（比如3天定一次貨），這就是D3商店的訂貨平滑時間；同樣，商店庫存對于商店的訂貨的影響，我們引入期望庫存Y和庫存差額S2。

P6 這樣，我們就通過繪制的流程圖，實現了對現實問題定性分析。接下來我們進入定量分析階段。DYNAMO仿真根據系統流圖，將各個要素之間的關系用數學方程的方法表示出來，再仿真采用逐步（step by step）仿真方法，得到該系統隨時間變化的動態行為。即，取一個時刻，得到系統各要素狀態，經過一個時間間隔，考慮每個要素的變化以及相互影響，又得到一組數據??這樣一直下去就可以得到我們的仿真結果了。

P7 仿真的時間步長記為DT，一般取值為0.1~0.5倍的模型最小時間常數。P8 DYNAMO方程。

L水準方程：表示現在的水準量=過去水準量+時間*水準變量變化的速度。

BIRTH.JK表示總的出生人口數速率。

R決策方程：比如，商店訂貨量=（現有產品量、期望庫存與產品銷售速率）的函數。這也體現出他是一個決策過程，所以叫決策方程。如何決策決定了函數是什么形式，從而進一步影響水準變量變化速率。

A輔助方程：比如，庫存差額=期望庫存-現有產品量。N初值方程：比如，初始人口總量POP=10000人。C常數方程：比如，人口自然增長率。

DYNAMO還定義了一些函數，如表函數、延遲函數、邏輯函數等等，方便我們建立方程。

P9 將流圖和DYNAMO方程輸入計算機，就可以得到仿真結果。看三個例子。

（二）一級負反饋回路。這里我們假定：決策每次訂貨量為庫存差額的1/5。

（三）簡單庫存控制系統的擴展。不解釋。（W:途中存貨的入庫時間，數值10表示在途中的貨物以每天到達總量的1/10的速率到達。）

第四篇：2013級車輛工程研究生汽車系統動力學大作業

2013級車輛工程研究生《汽車系統動力學》大作業

一、問題（每題20分）

1、比較二種以上典型汽車輪胎模型。（參考相關論文，可結合ADAMS等相關軟件中輪胎模型對輪胎特性進行較為深入的分析。）

2、3、設計基于單輪制動動力學的ABS，分析其采用的控制算法。進行商用車側翻動力學研究，分析影響其側翻的敏感因素。通讀一篇相關汽車側翻穩定性英文論文，并簡要闡述所研究的內容。

4、分析主動懸架和半主動懸架綜合性能及其局限性。（參考相關教材與文獻）

5、二、要求

1、打印；

2、有封面；

3、圖文并茂；

4、按論文規范列出參考文獻。

三、時間

本學期放假前一周周四下午。綜述汽車NVH控制技術，并開展基于LMS的汽車噪聲分析與優化。

第五篇：汽車動力學學習總結

汽車動力學學習總結

嚴格地說，車輛動力學是研究所有與車輛系統運動有關的學科。它涉及的范圍很廣，除了影響車輛縱向運動及其子系統的動力學響應（如發動機、傳動、加速、制動、防抱死和牽引力控制系統等方面的因素）外，還有車輛在垂向和橫向兩個方面的動力學內容，即行駛動力學和操縱動力學。行駛動力學主要研究由路面的不平激勵，通過懸架和輪胎垂向力引起的車身跳動和俯仰以及車輪的運動；而操縱動力學研究車輛的操縱性，主要與輪胎側向力有關，并由此引起車輛側滑、橫擺和側傾運動。

1輪胎動力學

輪胎是車輛重要的組成部分，直接與地面接觸。其作用是支承整車的重量，與懸架共同緩沖來自路面的不平度激勵，以保證車輛具有良好的乘坐舒適性和行駛平順性；保證車輪和路面具有良好的附著性，以提高車輛驅動性、制動性和通過性，并為車輛提供充分的轉向力。所以輪胎動力學的研究對于整車動力學研究具有重要意義。

輪胎的結構特性很大程度上影響了輪胎的物理特性。所以輪胎模型的建立對于車輛輪胎動力學特性的研究具有重大影響。輪胎模型描述了輪胎六分力與車輪運動參數之間的數學關系，輪胎模型在特定工作條件下的輸入量有縱向滑動率s側偏角α徑向變形ρ車輪外傾角γ車輪轉速ω轉偏率φ而輸出量為縱向力