三轴汽车三自由度操纵模型推导与应用

本文主要探讨了考虑车身侧倾的三轴汽车三自由度操纵模型，该研究是在两轴汽车三自由度操纵模型的基础上进行的深化和扩展。作者张伟、冯国胜和贾素梅基于石家庄铁道学院机械工程分院，针对日益发展的大吨位、高车速多轴载货汽车的实际需求，利用拉格朗日方法进行模型推导。 拉格朗日方法在此文中扮演了关键角色，它是一种经典的动力学分析工具，用于建立物理系统的运动方程。作者首先假设了在特定行驶条件下，车辆只考虑侧向运动、横摆运动以及车身侧倾，忽略了垂直运动、俯仰运动、空气动力效应、滚动阻力、转向系统的影响以及超出一定限值的侧向加速度。这些假设简化了模型，使得问题可以线性化处理。 操纵模型的三个核心自由度被设定为：侧向速度（u）、横摆角速度（ω）和车身侧倾角（φ）。通过假设汽车质心位置对模型的影响，即使质心位置变化，基本的公式结构和推导步骤保持不变，这体现了模型的通用性，适用于不同布局的多轴汽车。 论文的核心部分详细介绍了操纵模型的推导过程，通过图1所示的地面惯性坐标系，构建了一个描述车辆运动的数学框架。在惯性参考基中，包含了三个相互垂直的单位正交矢量，这些矢量对于确定车辆的运动轨迹至关重要。 通过对车辆运动方程的建立，作者提供了在已知整车回转角速度的情况下，如何计算各车轮转速的方法。这种计算方法是理解车辆动态行为的关键，对于优化汽车操控性能、提升行驶稳定性以及设计先进的汽车控制系统具有重要意义。 这篇文章深入探讨了三轴汽车操纵模型的构建，为多轴载货汽车的操纵稳定性研究提供了理论支持，对于汽车工程领域具有较高的学术价值和实际应用价值。通过这种方法，研究人员可以更好地理解和预测车辆在复杂驾驶条件下的动态响应，从而改善汽车的操纵性能和安全性。