汽车操纵稳定性研究的发展与展望

汪伟1，贝绍轶1，赵又群2，汪永志1，张兰春1，杨慧1

(1.江苏理工学院 汽车与交通工程学院，江苏 常州213001)

（2.南京航空航天大学  能源与动力学院，江苏 南京210016)

    详细阐述了汽车操纵稳定性研究的发展历史，介绍了汽车操纵稳定性研究发展过程中诸如汽车数学模型的建立、轮胎模型的建立、驾驶员模型的建立、评价指标的提出等问题的研究历史与现状，以及操纵逆动力学在操纵稳定性研究中的发展历史，综述了虚拟仿真在汽车操纵稳定性研究中的应用历史，最后提出了操纵稳定性研究要解决的一些问题。

    现如今，随着经济的发展和科技的进步，越来越多的人拥有和使用汽车。与此同时，伴随着汽车保有量的逐年增加以及交通事故的频繁发生，汽车的使用性能受到越来越多的关注，汽车的行驶安全性也受到前所未有的重视。作为汽车使用性能的一个重要方面，汽车操纵稳定性在影响汽车驾驶操纵轻便程度的同时，也成为汽车行驶安全的主要参考因素之一。因此，汽车操纵稳定性一直以来都是世界各国专家学者们研究的主要课题之一。

操纵稳定性研究主要从以下3个方面进行［1］：

a.通过试验对与汽车操纵稳定性相关的主要运动量进行测量，通过人-车闭环系统来研究汽车的特性，并按照研究结果建立评价指标进行评价；

b.通过研究驾驶员在汽车试验过程中的主观感觉，对汽车的性能进行主观评价；

c.通过建立汽车动力学模型和人-车闭环系统模型，运用仿真软件对汽车的操纵稳定性进行研究和客观评价。

1研究方法

    最早研究汽车操纵稳定性的学者是汽车工程师Maurice Olley，他对汽车操纵稳定性进行了定性分析［2］。随后，其他一些专家学者也一直在进行着相关研究。

    汽车操纵稳定性的研究方法主要有开环系统法和闭环系统法，以及近些年发展起来的操纵逆动力学法。操纵稳定性好坏的评价方法又分为两类：客观评价法和主观评价法。

1.1研究方法

1.1.1开环系统法

    所谓开环系统法，就是已知驾驶员操纵输入和汽车模型的情况下求得汽车运动状态响应，其研究过程没有考虑驾驶员的反馈作用［3］。汽车开环系统示意图如图1所示。

图1汽车开环系统

    在汽车操纵稳定性研究初期采用的基本上都是开环方法。1925年，Broulheit在文章中首次提出侧偏和侧偏角的概念，为汽车高速稳定性的研究打下了基础。1931年，Becker等人通过研究轮胎特性对汽车操纵稳定性的影响，促进了汽车稳定性研究的发展［4］。20世纪30年代到60年代末，许多学者利用线性控制理论，建立了各种自由度的汽车数学模型。如1956年美国康奈尔航空实验室Whitecomb等人建立了“二自由度线性汽车转向模型”和“三自由度线性汽车转向模型”；1965年Segel在前辈们研究成果的基础上又建立了“线性四自由度汽车转向模型”［5］。学者们应用这些数学模型对汽车的稳态转向特性和瞬态转向特性进行......

作者简介：汪伟(1984—)，男，江西弋阳人，江苏理工学院讲师，博士,主要研究方向为车辆系统动力学。

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