[发明专利]一种冰雪车辙路况的车辆稳定性分析方法

说明书

本发明提供了一种冰雪车辙路况的车辆稳定性分析方法，通过建立冰雪环境下道路中线左右两侧形成两条冰雪车辙模型，根据车辆在道路的位置的不同，车轮处于冰雪车辙内轮胎所受侧向力分析，建立车辆在冰雪车辙路况下运动学和动力学模型，以此为基础分析车辆在冰雪车辙路况下的稳定性，因为建立的能够描述冰雪车辙参数与车辆位置关系冰雪车辙模型以及分析了车辆在冰雪车辙路况下的受力分析和车辆运动学关系，所以能够建立反映车辆行驶在冰雪车辙路况下稳定性的动力学模型，因为分析了冰雪车辙路况下车辆系统的状态空间方程的特征根在复平面的位置和运动趋势，因此能够分析和判断车辆在冰雪车辙路况下的稳定性。

技术领域

本发明属于车辆稳定性控制技术领域，涉及一种车辆行驶稳定性分析方法，更加具体来讲，涉及一种车辆在冰雪车辙路况下稳定性分析方法。

背景技术

在车辆稳定性控制技术的研究中，通常将车辆作为一个控制系统进行分析，即根据输入输出特性来分析车辆的稳定性能，车辆的稳定性不仅影响车辆驾驶的方便程度，也决定车辆在车速较高的行驶安全性，目前车辆稳定性分析都是在路面平整下围绕侧向风和节气门变化下的车辆响应，但是实际道路并非一直平整，特别是北方冬季降雪后容易形成冰雪车辙，如何分析车辆在冰雪车辙路况下的车辆稳定性成为开发车辆在冰雪环境电子稳定性控制系统以及智能车辆覆盖全工况稳定性控制的关键问题。

发明内容

本发明要解决现有车辆稳定性控制技术存在无法将冰雪车辙路况信息输入到车辆动力学模型并进行稳定性分析的问题，提供了一种冰雪车辙路况的车辆稳定性分析方法，通过建立冰雪环境下道路中线左右两侧形成两条冰雪车辙模型，根据车辆在道路的位置的不同，车轮处于冰雪车辙内轮胎所受侧向力分析，建立车辆在冰雪车辙路况下运动学和动力学模型，以此为基础分析车辆在冰雪车辙路况下的稳定性。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：

一种冰雪车辙路况的车辆稳定性分析方法，通过建立冰雪环境下道路中线左右两侧形成两条冰雪车辙模型，根据车辆在道路的位置的不同，车轮处于冰雪车辙内轮胎所受侧向力分析，建立车辆在冰雪车辙路况下运动学和动力学模型，以此为基础分析车辆在冰雪车辙路况下的稳定性，本方法具体步骤如下：

步骤一、建立冰雪车辙模型

建立大地坐标系，冰雪车辙在y-z平面且原点在左右两侧冰雪车辙的中间位置，车辆沿着x轴方向运动，x轴在原点绕z轴逆时针方向旋转90度为y轴的正方向，原点位置垂直于x-y平面向上的方向为z轴正方向；

考虑冰雪环境道路车辙实际情况，假设y-z平面的两条冰雪车辙一直沿着x轴直线向前延伸且无曲率，冰雪车辙参数分别为车辙深度h、车辙宽度W以及两条车辙的内侧边缘间距W_c，冰雪车辙的横截面形状定义成余弦曲线，位于道路中线右侧的冰雪车辙横截面曲线的数学描述为冰雪车辙参数与车辆右侧前后两个车轮位置的关系如式(1)和式(2)所示：

其中y_f1是车辆右侧前轮相对x轴的侧向位移，y_r1是车辆右侧后轮相对x轴的侧向位移，y_f1和y_r1的范围如式(3)和式(4)所示：

位于道路中线左侧的冰雪车辙横截面曲线的数学描述为冰雪车辙参数与车辆位置的关系如式(5)和式(6)所示：

其中y_f2是车辆左侧前轮相对x轴的侧向位移，y_r2是车辆左侧后轮相对x轴的侧向位移，y_f2和y_r2的范围如式(7)和式(8)所示：