UniTire统一轮胎模型 被引量：50

1

作者 郭孔辉 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期90-99,共10页

UniTire模型是用于车辆动力学仿真和控制的非线性非稳态轮胎模型,能够准确描述轮胎在复杂工况下的力学特性。UniTire模型以理论模型为基础,采用无量纲的表达形式,具有统一的滑移率定义;统一的无量纲印迹压力分布表达;统一的各向轮胎力... UniTire模型是用于车辆动力学仿真和控制的非线性非稳态轮胎模型,能够准确描述轮胎在复杂工况下的力学特性。UniTire模型以理论模型为基础,采用无量纲的表达形式,具有统一的滑移率定义;统一的无量纲印迹压力分布表达;统一的各向轮胎力无量纲建模;统一的各向摩擦系数表达;无量纲边界条件的统一满足;不同速度下轮胎模型的统一表达;稳态与非稳态特性的统一;侧倾、转偏作用与侧偏特性的统一。不仅能够对各种工况下的轮胎力学特性进行高精度的表达,还具有良好的外推能力和预测能力,能够对复合工况、不同路面和不同速度下的轮胎特性进行准确的预测。本研究围绕UniTire的建模思想,介绍UniTire建模的理论基础、稳态和非稳态模型以及模型的表达和预测能力并进行试验验证。 展开更多

关键词 轮胎模型 unitire 非线性非稳态 预测

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胎压载荷耦合效应下复合工况UniTire轮胎模型 被引量：9

2

作者 许男 周健锋 +2 位作者 郭孔辉 阳超 李飞 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第16期193-203,共11页

胎压的变化会显著地影响轮胎力学特性,进而影响车辆的操纵稳定性,而当前关于胎压对复合工况轮胎力学特性影响的研究还较为匮乏。为描述不同胎压下的复合工况轮胎力学特性,建立考虑胎压影响的UniTire复合工况轮胎模型。通过试验观察和理... 胎压的变化会显著地影响轮胎力学特性,进而影响车辆的操纵稳定性,而当前关于胎压对复合工况轮胎力学特性影响的研究还较为匮乏。为描述不同胎压下的复合工况轮胎力学特性,建立考虑胎压影响的UniTire复合工况轮胎模型。通过试验观察和理论模型分析相结合的方法,揭示胎压和载荷耦合效应对轮胎侧纵向滑移刚度等关键力学特性的影响规律及其机理。进一步通过分析胎压载荷耦合影响下复合工况轮胎接地印迹内总切力方向的变化规律,完善总切力方向因子表达式,建立考虑胎压载荷耦合影响的复合工况轮胎模型。利用轮胎试验数据对模型进行广泛验证,结果表明所建立的UniTire复合工况模型能精确地描述大范围胎压和载荷变化下的轮胎力学特性。 展开更多

关键词 轮胎模型 unitire 胎压 载荷 复合工况

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UniTire轮胎稳态模型的联合工况预测能力研究 被引量：13

3

作者 郭孔辉 袁忠诚 卢荡 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2006年第6期565-568,共4页

通过少量的标准试验得到轮胎力学特性参数,可以预测联合工况下(纵滑、侧偏、侧倾)的力学特性,这样就能避免做大量的复合试验。通过对轮胎简化理论模型的简单介绍,提出满足高阶理论边界条件的统一轮胎模型Un iTire,并对动摩擦因数和总切... 通过少量的标准试验得到轮胎力学特性参数,可以预测联合工况下(纵滑、侧偏、侧倾)的力学特性,这样就能避免做大量的复合试验。通过对轮胎简化理论模型的简单介绍,提出满足高阶理论边界条件的统一轮胎模型Un iTire,并对动摩擦因数和总切力方向修正系数给予说明。通过轮胎试验数据,使用不同辨识方法验证其预测能力,证明Un iTire轮胎稳态模型具有很高的预测精度。 展开更多

关键词 轮胎试验 统一轮胎模型 预测能力

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统一轮胎模型在车辆动力学仿真中的应用 被引量：13

4

作者 郭孔辉 金凌鸽 卢荡 《吉林大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第S2期241-245,共5页

深入分析了统一轮胎模型的建模机理及其在车辆动力学仿真软件中应用的若干问题,实现了统一轮胎模型在通用动力学软件ADAMS中的应用。通过相关的仿真及试验研究,验证了该模型的精度及其在极限工况下的仿真能力。

关键词 车辆工程 统一轮胎模型 车辆动力学 动力学仿真

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轮胎侧偏力学特性的胎压影响分析及预测 被引量：11

5

作者 卢荡 郭孔辉 《吉林大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期915-920,共6页

利用平板式轮胎试验台进行了不同胎压及载荷下轮胎侧偏试验,辨识UniTire模型参数,分析侧向力和回正力矩特性参数与胎压变化的关系。提出预测胎压影响的试验方法,并据此构造胎压影响的预测模型,进而计算模型参数并实现另一胎压下轮胎侧... 利用平板式轮胎试验台进行了不同胎压及载荷下轮胎侧偏试验,辨识UniTire模型参数,分析侧向力和回正力矩特性参数与胎压变化的关系。提出预测胎压影响的试验方法,并据此构造胎压影响的预测模型,进而计算模型参数并实现另一胎压下轮胎侧偏特性预测。预测的侧偏侧向力及回正力矩精度都达到85%以上,验证了本文方法的有效性。 展开更多

关键词 车辆工程 胎压影响预测 轮胎试验 轮胎侧偏特性 unitire模型

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基于UniTire模型的平顺性和操纵稳定性协同研究 被引量：9

6

作者 李杰 高雄 +1 位作者 王维 张初旭 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第2期127-132,共6页

为考虑平顺性和操纵稳定性两者之间的联系和相互影响,本文中对两者进行了协同研究。首先基于UniTire模型,结合前后轮路面激励的滤波白噪声模型、平顺性4自由度平面模型和操纵稳定性2自由度平面模型,采用状态方程构建了平顺性和操纵稳定... 为考虑平顺性和操纵稳定性两者之间的联系和相互影响,本文中对两者进行了协同研究。首先基于UniTire模型,结合前后轮路面激励的滤波白噪声模型、平顺性4自由度平面模型和操纵稳定性2自由度平面模型,采用状态方程构建了平顺性和操纵稳定性的协同模型,提出了协同仿真算法。然后在常用路面等级和车速下,对某轿车进行了平顺性和操纵稳定性协同仿真。结果表明,采用平顺性和操纵稳定性协同模型,可同时实现两个性能的协同仿真,而由线性UniTire模型仿真得到的操纵稳定性参数大于非线性UniTire模型仿真的对应结果,说明采用线性轮胎模型研究操纵稳定性偏于保守。 展开更多

关键词 平顺性 操纵稳定性 协同模型 协同仿真 unitire模型 滤波白噪声

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磨损对轮胎侧偏刚度和回正刚度影响的研究 被引量：9

7

作者 卢荡 卢磊 +3 位作者 吴海东 李论 王伟 吕满意 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期174-183,共10页

基于轮胎六分力测试结果,研究不同磨损状态下轮胎的侧偏力学特性,得出轮胎侧偏特征参数随着轮胎磨损量的变化规律。通过建立胎面磨损模型阐明轮胎磨损特性变化的机理,得到胎面刚度与磨损量的表达式,之后根据该表达式和考虑轮胎磨损状态... 基于轮胎六分力测试结果,研究不同磨损状态下轮胎的侧偏力学特性,得出轮胎侧偏特征参数随着轮胎磨损量的变化规律。通过建立胎面磨损模型阐明轮胎磨损特性变化的机理,得到胎面刚度与磨损量的表达式,之后根据该表达式和考虑轮胎磨损状态的轮胎刷子模型,建立考虑胎面磨损的轮胎复杂刷子模型。通过模型推导得到磨损量与轮胎侧偏刚度、回正刚度的关系,以该关系为UniTire轮胎模型的建模基础表达公式,建立考虑磨损的UniTire侧偏模型。为验证模型的正确性,采用3种磨损状态的侧偏数据进行参数拟合,得到考虑磨损的UniTire侧偏模型,并预测其他2种磨损状态下的轮胎侧偏特性。预测模型的仿真结果与试验结果之间的误差较小,有效证明了考虑磨损的UniTire侧偏模型的预测能力。本研究有助于完善UniTire轮胎模型,为UniTire模型室内外扩展应用提供理论和技术支持。 展开更多

关键词 轮胎 磨损 侧偏刚度 回正刚度 刷子模型 unitire轮胎模型

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各向异性刚度对轮胎力学特性及车辆操纵性的影响 被引量：9

8

作者 李小雨 许男 +1 位作者 仇韬 郭孔辉 《吉林大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期389-398,共10页

为揭示各向异性刚度值与轮胎力学特性的关系以及对复合工况车辆操纵性的影响规律,首先,通过引入方向因子描述复合工况总切力方向,提高了UniTire对复合工况轮胎力的建模精度;然后,根据轮胎试验数据分析了不同各向异性刚度值下轮胎力学特... 为揭示各向异性刚度值与轮胎力学特性的关系以及对复合工况车辆操纵性的影响规律,首先,通过引入方向因子描述复合工况总切力方向,提高了UniTire对复合工况轮胎力的建模精度;然后,根据轮胎试验数据分析了不同各向异性刚度值下轮胎力学特性变化规律,建立了考虑轮胎各向异性刚度值影响的有效侧偏刚度表达式;之后,建立了考虑轮胎各向异性刚度值影响的复合工况车辆操纵性分析模型,分析了轮胎处于不同各向异性刚度值时纵向加速度对车辆操纵性的影响;最后,通过CarSim软件平台对分析结果进行了仿真验证。结果表明:当轮胎各向异性刚度强时,复合工况下不同的制动/驱动模式对车辆的操纵性影响很小;当轮胎各向异性刚度弱时,复合工况下不同的制动/驱动模式会使车辆呈现出不同的操纵性。 展开更多

关键词 车辆工程 unitire轮胎模型 各向异性刚度 复合工况 车辆操纵性

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UniTire轮胎稳态模型的速度预测能力 被引量：9

9

作者 郭孔辉 袁忠诚 +1 位作者 卢荡 林柏忠 《吉林大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期457-461,共5页

为了降低轮胎高速试验的条件限制与成本,通过利用TNO不同速度下的侧偏试验数据,研究了统一轮胎模型UniTire从低速试验数据预测高速轮胎力学特性的能力。其中包括速度对动摩擦系数的影响;速度对侧偏和纵滑刚度的影响;速度对气胎拖距的影... 为了降低轮胎高速试验的条件限制与成本,通过利用TNO不同速度下的侧偏试验数据,研究了统一轮胎模型UniTire从低速试验数据预测高速轮胎力学特性的能力。其中包括速度对动摩擦系数的影响;速度对侧偏和纵滑刚度的影响;速度对气胎拖距的影响。试验结果证明了UniTire轮胎模型在从低速轮胎试验预测高速轮胎力学特性方面具有很高的预测精度。 展开更多

关键词 车辆工程 轮胎试验 统一轮胎模型 速度预测

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基于混合优化方法的UniTire轮胎模型参数辨识 被引量：8

10

作者 张家旭 李静 《吉林大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期15-20,共6页

提出一种基于粒子群优化(PSO)算法和修正的Gauss-Newton算法的混合优化方法,对纯纵滑和纯侧偏工况下UniTire轮胎模型的特征参数进行辨识。为充分发挥两个算法的优点,首先,利用粒子群优化算法的全局区域的搜索优势辨识出UniTire轮胎模型... 提出一种基于粒子群优化(PSO)算法和修正的Gauss-Newton算法的混合优化方法,对纯纵滑和纯侧偏工况下UniTire轮胎模型的特征参数进行辨识。为充分发挥两个算法的优点,首先,利用粒子群优化算法的全局区域的搜索优势辨识出UniTire轮胎模型的特征参数近似解,然后,利用修正的Gauss-Newton算法局部搜索优势在近似解邻近区域获得UniTire轮胎模型的特征参数的最优解。最后,对辨识结果进行残差分析,结果表明:用辨识数据参数化的UniTire轮胎模型具有较高的精度,可满足构建车辆底盘电控系统硬件在环仿真测试环境的需求。 展开更多

关键词 车辆工程 粒子群优化算法 Gauss-Newton算法 unitire轮胎模型 参数辨识

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复合工况下四轮驱动电动汽车操纵稳定性控制 被引量：8

11

作者 许男 李小雨 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期205-220,共16页

设计一个考虑车辆侧纵向耦合的模型预测控制器(Model predictive control,MPC)用于提升四轮驱动电动汽车在复合工况下的操纵性和稳定性。基于传统UniTire轮胎模型,推导面向控制器设计的复合工况UniTire轮胎模型解析表达式;基于前后轮侧... 设计一个考虑车辆侧纵向耦合的模型预测控制器(Model predictive control,MPC)用于提升四轮驱动电动汽车在复合工况下的操纵性和稳定性。基于传统UniTire轮胎模型,推导面向控制器设计的复合工况UniTire轮胎模型解析表达式;基于前后轮侧偏角相平面提出一种新的车辆稳定性评价标准,通过前后轮侧偏角的位置到坐标原点的距离判断车辆的稳定性,给出定量的稳定性指标;采用MPC控制器结构将车辆操纵性控制、稳定性控制以及四轮滑移率约束作为目标函数,采用复合工况UniTire轮胎模型表达式和双轨车辆模型构建预测模型,并且通过稳定指标和轮胎滑移率实时调整各个目标的权重以达到最优的控制效果;通过Simulink-CarSim联合仿真和硬件在环(HiL)测试对算法进行验证,结果表明,该控制器能够根据车辆稳定性指标动态调节跟踪权重,有效提升车辆的操纵性和稳定性。并且由于复合UniTire轮胎模型的使用,极限工况下控制器决策的四轮力矩更小,有效地抑制轮胎滑移率的增加。 展开更多

关键词 四轮驱动电动汽车 复合工况unitire轮胎模型 稳定性指标 模型预测控制 轮胎侧偏角相平面 硬件在环测试

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分布式驱动电动车降阶滑模状态观测器设计! 被引量：8

12

作者 郭孔辉 纪云峰 +1 位作者 庄晔 赵志文 《科学技术与工程》 北大核心 2014年第20期121-125,共5页

针对轮胎动力学存在的非线性问题及质心侧偏角估计的准确性与实时性问题,基于分布式驱动电动车(简称:IEV)车轮转矩易于测量的优势,设计了一种非线性降阶滑模状态观测器,对质心侧偏角和轮胎力进行估计。首先建立IEV车辆七自由度非线性动... 针对轮胎动力学存在的非线性问题及质心侧偏角估计的准确性与实时性问题,基于分布式驱动电动车(简称:IEV)车轮转矩易于测量的优势,设计了一种非线性降阶滑模状态观测器,对质心侧偏角和轮胎力进行估计。首先建立IEV车辆七自由度非线性动力学模型,选择UniTire轮胎模型描述轮胎特性。在此基础上考虑垂向载荷变化的影响;其次,利用饱和函数克服滑模固有的颤振现象;然后,根据IEV车辆车载传感器可测量的车辆状态,基于滑模变结构理论设计降阶观测器;最后以CarSim中的车辆模型作为仿真平台,对观测器性能进行验证。仿真结果表明:观测器对质心侧偏角和轮胎力的估计都有很高的精度。 展开更多

关键词 滑模观测器 unitire轮胎模型 分布式驱动电动车 质心侧偏角

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基于非线性观测器和无迹卡尔曼滤波的车辆状态估计对比 被引量：5

13

作者 禄盛 连马俊 +2 位作者 刘洋 赵洋 肖阳 《吉林大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期1288-1300,共13页

针对车辆主动安全控制系统中控制变量难以实时准确获取的问题,分别提出了基于非线性全维观测器和无损卡尔曼滤波(UKF)的车辆状态估计方法。首先,基于非线性七自由度整车模型,结合车辆传感器设计非线性观测器和UKF观测器。其次,利用稳定... 针对车辆主动安全控制系统中控制变量难以实时准确获取的问题,分别提出了基于非线性全维观测器和无损卡尔曼滤波(UKF)的车辆状态估计方法。首先,基于非线性七自由度整车模型,结合车辆传感器设计非线性观测器和UKF观测器。其次,利用稳定性理论对设计的车辆状态估计方法进行了稳定性分析。最后,采用E级轿车的车辆参数应用CarSim对几种典型工况进行了离线仿真和对比分析。结果表明,设计的两种车辆状态估计方法都具有实时性好、估计精度高的优点。 展开更多

关键词 车辆工程 unitire模型 非线性全维观测器 无损卡尔曼滤波 稳定性分析

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基于UniTire轮胎模型的汽车行驶速度估计 被引量：2

14

作者 李静 王晨 张家旭 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期47-55,共9页

准确而实时地获取车速信息是汽车实现高精度定位与导航、高级巡航控制和编队巡航控制等功能的必要前提,文中提出一种基于UniTire轮胎模型的汽车行驶速度估计方法。首先,基于UniTire轮胎模型建立包含汽车纵向、侧向和横摆动态的车速估计... 准确而实时地获取车速信息是汽车实现高精度定位与导航、高级巡航控制和编队巡航控制等功能的必要前提,文中提出一种基于UniTire轮胎模型的汽车行驶速度估计方法。首先,基于UniTire轮胎模型建立包含汽车纵向、侧向和横摆动态的车速估计名义模型,并利用自适应遗传算法的全局搜索优势和拟牛顿法的局部搜索优势辨识出UniTire轮胎模型的特征参数的全局最优解;随后,以车速估计名义模型的过程噪声和观测噪声为调度变量,利用强跟踪中心差分卡尔曼滤波器设计一簇车速估计器,并采用交互式多模型算法对基于强跟踪中心差分卡尔曼滤波器的车速估计器簇的输出结果进行平滑融合;最后,利用整车级硬件在环仿真平台对所提出的基于交互式强跟踪中心差分卡尔曼滤波器的车速估计算法的可行性和有效性进行验证。结果表明:相对于基于强跟踪中心差分卡尔曼滤波器的车速信息估计算法,本文提出的车速信息估计算法对系统噪声统计特性具有更好的自适应能力,并且具有更高的估计精度。 展开更多

关键词 车速估计 unitire轮胎模型 自适应遗传算法 拟牛顿法 强跟踪中心差分卡尔曼滤波器

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考虑参数不确定性的UniTire轮胎模型与车辆稳定性分析

15

作者 许男 张紫薇 +1 位作者 杨宇航 许家孟 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第16期247-257,共11页

极限工况下,轮胎力学特性以及摩擦特性对车辆稳定性的影响至关重要。但是实际行驶中的路面条件和轮胎参数都存在随机不确定性,这种不确定性会对车辆动力学,尤其是极限临界状态下的车辆稳定性产生重要影响。对大量橡胶摩擦试验台和高速... 极限工况下,轮胎力学特性以及摩擦特性对车辆稳定性的影响至关重要。但是实际行驶中的路面条件和轮胎参数都存在随机不确定性,这种不确定性会对车辆动力学,尤其是极限临界状态下的车辆稳定性产生重要影响。对大量橡胶摩擦试验台和高速轮胎试验台试验数据分析发现轮胎刚度和摩擦系数的不确定性可以分别用均匀分布和正态分布的随机特性进行数学描述。在此基础上借助广义混沌多项式建立考虑参数不确定性的UniTire随机轮胎模型,该模型能够描述不确定性影响下的轮胎力学响应,以提供更加准确的轮胎力学特性预测。为验证不确定性对整车操纵稳定性的影响,将UniTire随机模型嵌入十四自由度车辆模型中,选取极端条件下转向盘阶跃和正弦工况进行仿真分析。结果表明,极限工况下,轮胎状态参数的不确定性变化,会引发轮胎附着能力在一定范围内的随机性,影响车辆临界状态的稳定性。研究成果可为车辆极端条件下的稳定性研究提供理论基础。 展开更多

关键词 轮胎随机性 广义混沌多项式理论 unitire模型 操纵稳定性 极限工况

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爆胎车辆动力学分析及稳定性控制

16

作者 吴奕滨 臧利国 +2 位作者 王星宇 王智 李瑶薇 《农业装备与车辆工程》 2022年第9期6-11,共6页

爆胎车辆会出现偏航和甩尾等危险工况,严重危及行车安全性。基于UniTire模型及爆胎力学特性变化建立了爆胎模型。在直线行驶爆胎工况下,搭建了CarSim/Simulink联合仿真平台,研究了不同车轮、不同车速和不同载荷下车辆的动力学响应。为... 爆胎车辆会出现偏航和甩尾等危险工况,严重危及行车安全性。基于UniTire模型及爆胎力学特性变化建立了爆胎模型。在直线行驶爆胎工况下,搭建了CarSim/Simulink联合仿真平台,研究了不同车轮、不同车速和不同载荷下车辆的动力学响应。为保证车辆在爆胎后仍能跟随原轨迹稳定行驶,将滑模模糊控制算法和模糊PID控制算法结合,提出了一种外环轨迹控制—内环差动制动控制联合控制策略,并进行了仿真验证。结果表明,设计的控制策略能有效控制爆胎车辆的行驶轨迹以及车辆的稳定性。 展开更多

关键词 爆胎 unitire轮胎模型 联合仿真 动力学响应 稳定性

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