车辆操纵动力学

  

车辆动力学是评价车辆驾驶性、效率和主动安全性的关键。对诸如操纵特性、轮胎特性、驱动技术和驾驶员控制等方面进行系统深入地理解车辆的受力与运动，这对车辆的设计、开发和优化是不可缺少的。基于车辆动力学理论，车辆操纵动力学为读者建立了了完整的动力学方程，这对无论是从高尔夫小型车还是高端运动轿车关键部件的设计提供了详细的理解。在MATLAB工具箱的支持下，影响车辆动力学的关键领域都可以进行分析，包括轮胎力学、操纵系统、车辆侧倾、驱动与制动、四轮驱动、以及受车辆和驾驶员协调控制影响的车辆动力学与可控性等方面的问题。

安部正人教授，是日本神奈川大学的教授，在汽车工程领域及车辆动力学领域很好知名。他编写的日语著作《車両の運動と制御》一直被视为本领域内的经典之作，于1979年一经出版便得到了全世界车辆动力学业内学者的广泛认可，并先后被翻译成多国语言广为参读。同济大学陈辛波教授将其翻译成中文，叫做《车辆的运动和操纵》，1998年由机械工业出版社出版。时隔30年之后，随着车辆操纵动力学领域的不断发展，此书的内容也需要进一步的补充和完善。为此，2009年安部正人教授在原有日语著作的基础上，以全英文的形式著写了《Vehicle Handling Dynamics》一书（Elsevier出版ISBN-13:978-1-8561-7749-8），此书在多处对之前的不足进行了修改，并结合当下受关注的车辆动力学问题进行了内容补充。

译者序
第2版前言
第1版前言
符号
第1章车辆动力学与控制1
1.1对车辆的定义1
1.2四轮车辆简化模型1
1.3对车辆运动的操纵2
第2章轮胎力学4
2.1引言4
2.2轮胎侧向力的产生4
2.3轮胎侧偏特性7
2.4驱动和制动时轮胎的侧偏特性24
2.5轮胎的动态侧偏特性34
习题37
参考文献38
第3章车辆动力学基础39
3.1引言39
3.2车辆运动方程39
3.3车辆的稳态转向51
3.4车辆的动态特性73
习题102
参考文献102
第4章外部干扰引起的车辆运动103
4.1引言103
4.2质心侧向力所引起的车辆运动103
4.3侧风引起的车辆运动118
4.4结论127
习题128
参考文献128
第5章转向系与车辆动力学129
5.1引言129
5.2转向系模型与运动方程129
5.3转向系特性对车辆运动的影响131
习题140
参考文献140
第6章车身侧倾与车辆动力学141
6.1引言141
6.2侧倾几何学141
6.3车身侧倾与车辆动力学147
6.4考虑侧倾的运动学方程154
6.5侧倾对车辆动力学的影响164
6.6侧倾对车辆稳定性的影响167
习题170
参考文献170
第7章驱动和制动时的车辆运动171
7.1引言171
7.2包含纵向运动的运动方程171
7.3车辆的准稳态转向172
7.4车辆转向的瞬态响应178
参考文献182
第8章车辆动力学主动控制183
8.1引言183
8.2附加后轮转向的车辆运动183
8.3使侧偏角为零的后轮转向控制190
8.4基于后轮转角的模型跟随控制192
8.5前轮主动转向模型跟随控制195
8.6前、后轮转向主动控制196
8.7直接横摆力矩控制（ＤＹＣ）199
参考文献210
第9章全轮控制的车辆运动211
9.1引言211
9.2轮胎力分配211
9.3分配控制的影响216
9.4集成轮胎力分配控制的侧倾控制222
9.5全轮控制的未来发展226
参考文献226
第10章驾驶人操纵的车辆运动227
10.1引言227
10.2驾驶人的控制行为227
10.3驾驶人控制下的车辆运动229
10.4驾驶人对车辆特性的适应性和移线行为238
习题243
参考文献243
第11章车辆的操纵品质244
11.1引言244
11.2车辆的可控性244
11.3车辆的运动特性与可控性245
参考文献253
第12章基于驾驶人模型的操纵品质评价254
12.1引言254
12.2驾驶人模型与参数辨识254
12.3反映驾驶人特性的驾驶人参数256
12.4驾驶人参数对车辆操纵特性的反映258
12.5基于驾驶人参数的操纵品质评价263
参考文献272

转眼本书第1版出版已过去5年。5年间，由于智能车辆的不断发展，人们对车辆操纵动力学基础知识的需求不断增加，特别是对车辆主动运动控制系统，尤其是提高车辆灵敏性与主动安全性的研发变得尤为迫切。为此，特修正、补充、扩展了第1版的内容,出版了第2版。 本书对第1版的第1章～第8章进行了修改，包括一些对错误的修正，以及对一些遗漏的补充。作为车辆主动运动控制基础知识的一部分，第8章中对主动前轮转向控制与直接横摆力矩控制（DirectYaw-momentControl，即DYC）做了一些补充和解释。同时，新增了第9章，研究了全线控电动车的全轮独立控制，这也是近期车辆动力学与控制的热点课题。 原来第1版中的第9章和第10章分别修改为第10章和第11章，研究了人-车系统行为与驾驶人的操纵品质评价。新增的第12章研究了车辆操纵动力学领域一个尚未从理论上解决的经典问题，即操纵品质评价及其对驾驶乐趣为导向的汽车设计的贡献，这些内容是将基础理论方法应用于该领域的一个挑战。 在这里，我衷心感谢爱思唯尔科技出版社（ElsevierScience&TechnologyBooks）的编辑和出版人员，感谢他们为本书第2版的出版所付出的努力。 最后,我要表达对我的老朋友大卫·克罗拉（David Crolla）教授的感谢，他在本书第1版的出版过程中给予了我十分有价值的意见和建议。不幸的是，他于2011年9月4日去世。谨以此书献给我的好友大卫·克罗拉教授。 Masato Abe2014年11月车辆动力学前言