汽车最速操纵稳定性评价指标研究

陈肖媛，刘超，蔡东岭，宋海燕



汽车最速操纵稳定性评价指标研究

陈肖媛，刘超，蔡东岭，宋海燕

（青岛黄海学院，山东 青岛 266427）

汽车在最高速度下的操控性是影响汽车安全的重要因素，可以称为高速公路的生命线。汽车操纵稳定性的评价不仅要在客观模型中进行评价，也要根据不同驾驶员的主观感受进行评价。论文首先在ADAMS/CAR下建立整车模型并进行双移线试验，然后利用MATLAB软件对该模型的操纵稳定性进行了仿真，得到了模型的横向位移和纵向速度随车辆纵向位移的变化曲线，可以得出结论：车速越高，时间越短，汽车的转向稳定性越差。最后，基于简便、有效的模糊综合评判法对汽车最短时间内的操控稳定性进行了主观评价，得出车速越高，转向稳定性越差。综合主客观评价，汽车速度越快，即时间越短，操纵稳定性越差。

最速操纵；客观评价；主观评价；时间

1 3自由度汽车模型数学建模

在2-DOF汽车模型的基础上，建立了一个3-DOF线性汽车模型，该模型考虑了汽车的横向运动和纵向运动。为了更好的模拟分析，假设轮胎轮廓特征在线性范围内，则轮胎模型需要一些假设和简化。假设和简化的3-DOF线性汽车数学模型如图1所示。

图1 3-DOF汽车模型

2 汽车最速操纵稳定性客观评价指标的仿真

在ADAMS/CAR下建立整车模型，不考虑悬架因素的影响，并对建立的模型进行双移线试验。经过13次迭代后，该车最快的转向稳定性仿真车，完成双移线测试所需的最短时间为9.3秒。双移线测试期间一些状态变量和控制变量的仿真结果如图2所示。原型的初始车速是在执行最大速度操纵双换档线测试时作为纵向位移的函数的横向位移的模拟结果。可以看出，该车最快速双移线测试的运动规律是：首先直行一段距离，然后在第一个车道变换后和第二个车道变换之前，在30米左右开始左转以改变车道汽车接近道路边界之间的直线，并且最大横向位移似乎在第二车道变换后逐渐行进，并且当行驶至322.5 m时返回到原始车道。

图2 侧向位移仿真结果示意图

图3 侧向位移仿真结果示意图

对车辆3-DOF最优控制模型进行了数值模拟，得到了车辆纵向位移的横向位移，方向盘角度等变量的变化曲线。分析了每条曲线的趋势，当速度不同，即完成双移线试验所需要的时间不同时，比较了每个变量随纵向位移的变化。考虑到对最快机动产生更大影响的汽车结构因素，最大速度与汽车动力学直接相关的转向系统刚度、轴距、车轮刚度、动力传动比等八个汽车结构因素，将各评价指标包含在matlab数据中，并将其纳入运行稳定性综合评价指标的表达式中进行，所得操作稳定性综合评价指标曲线如图3所示。从图中可以看出，随着时间的增加，转向稳定性的综合评价指标逐渐增大，即汽车的转向稳定性随时间恶化。

3 汽车最速操纵稳定型主观评价指标的仿真、分析

汽车最速操纵性包括三个主要因素：动力性能，机动性和稳定性。汽车操纵稳定性评价不仅包括客观评价，还包括驾驶员的主观评价，根据汽车操纵稳定性主观评价经验总结及汽车最速操纵稳定性主观评价原理得出汽车最速操纵稳定性主观评价评价指标如图4所示。

图4 汽车操纵稳定性主观评价指标

得出：

结果表明该驾驶员对14个车辆试验的排序结果为：

5，9，11，1，7，4，10，3，8，2，6，14，13，12。

同样其他车手也根据上述过程进行了评估，最后得到了7名车手来评估14辆车的排名结果。为了直观地表示车手对每个程序的排名，使用统计方法，平均分数被用作14个车辆计划的最终排名。为了获得多个驾驶员的平均分数，每个程序的分数按照驾驶员主观评价的顺序进行评分，即首先是14分。第二名是13分，依此类推，第一名是第一名。最后，获得了由7个驾驶员对14个车辆计划进行分类的结果，如表1所示。

表1 14个车辆方案主观评价排名

表1中的主观评价排名与通过模糊综合评价方法获得的排名基本一致。基于模糊综合评判法的汽车最快机动的主观评价方法是有效，简单，可行的，且与客观评价结果相吻合。

4 结论

论文首先建立3-DOF度汽车数学模型，其次在ADAMS/ CAR下建立整车模型并进行双移线试验，然后利用MAT -LAB软件对该模型的操纵稳定性进行了仿真，然后建立最快速度操纵的两级模糊评估模型，根据襄樊的主观评分方法选择9个驾驶员。获得评分矩阵，并相应地计算模糊评估矩阵。分析结果表明，车辆方案中排名较高的汽车上的9名驾驶员存在较大差异，表明速度越快，时间越短，汽车的操纵稳定性越差。另外在汽车的主观评价中，汽车的结构因素影响着汽车操纵稳定性的排名，在以后的研究中可以重点考虑。

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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

陈肖媛，青岛黄海学院，研究生，讲师，汽车操纵动力学。课题获青岛黄海学院校级课题（2016kj03）和山东省高校科研计划项目（J18KB155）资助。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.22.059