中間位置操縱穩(wěn)定性的客觀評價方法

1、中間位置操縱穩(wěn)定性的客觀評價方法,比亞迪汽車,1,技術整理,一、前言,中間位置指的是車輛高速行駛時在直線行使位置附近，方向盤轉動范圍不太大，轉動速度緩慢，側向加速度較小時的一個區(qū)域，這個操縱區(qū)域稱為中間位置（on-center）統(tǒng)計結果顯示，車輛在高速行駛時，駕駛員絕大多數操縱行為發(fā)生在方向盤轉動范圍不太大，側向加速度較小的一個區(qū)域內，需要急打方向的緊急情況相對較少，在高速公路上尤其如此。在評估車輛高速行駛的操縱性能時，中間位置的路感是

2、一個非常重要的問題，汽車的很多高速操縱穩(wěn)定性能指標，例如經常評價的車輛是否發(fā)飄的問題就需要在這個區(qū)域內進行評估。另外，轉向系統(tǒng)的非線性特性在轉向過程中起著非常重要的作用，尤其是在中間位置。因此，在研究路感各影響因素的同時，重點需要研究干摩擦、液壓助力等非線性特性的影響。評價采用的客觀評價指標，主要是那些與主觀性評價相關性好的中間位置操縱穩(wěn)定性客觀評價指標。 可以通過側向加速度、方向盤力矩和方向盤轉角三者之間的相互關系對整車的操

3、穩(wěn)進行評價。,2,技術整理,1、方向盤力矩VS側向加速度,從圖中提取出五個評價指標：1）方向盤力矩為0時的車輛側向加速度 方向盤力矩為0時的汽車側向加速度表征了汽車的回正性能。為了理解這個指標意義，可以設想汽車在移線運動中方向盤最后要回到直線行駛的位置之前，若松開方向盤，車輛并不會回到直線行駛的位置而會“卡住”在某處。顯然，此時方向盤力矩為0，但汽車仍在做大半徑的曲線運動，仍有一定的側向加速度，此加速度越小表明汽

4、車的回正性能越好。,3,技術整理,2）側向加速度為0g時的方向盤力矩側向加速度為0g時的方向盤力矩主要反映轉向系統(tǒng)的干摩擦。3）側向加速度為0g時方向盤力矩梯度 側向加速度為0g時的方向盤力矩梯度就是方向盤力矩隨側向加速度的變化率，表征了車輛在直線行駛時的“路感”，它主要受到主銷幾何參數和總傳動比的影響。在裝有動力轉向的車輛上，轉向機閥中扭力桿的剛度、轉閥的設計及轉向系統(tǒng)摩擦都會對其產生影響。4）側向加速

5、度為0.1g處的方向盤力矩側向加速度為0.1g的方向盤力矩值代表了方向盤非線性力的大小。5）側向加速度為0.1g處方向盤力矩梯度 0.1g處方向盤力矩梯度代表車輛的非線性路感，反映的是車輛駛離直線行駛位置時的“路感”。動力轉向的車輛在0.1g時的力矩和力矩梯度比機械轉向器要小很多，因此路感比機械轉向差。,4,技術整理,技術整理,5,2、方向盤轉角VS側向加速度,從圖中提取的評價指標：轉向靈敏度、最小轉向靈敏度

6、和轉向遲滯。1）轉向靈敏度 側向加速度為0.1g時曲線斜率的倒數反映的是轉向靈敏度。單位g/°。2）最小轉向靈敏度 圖上側向加速度0g-0.1g之間的曲線上最大斜率處，其值的倒數為最小轉向靈敏度，這個靈敏度通常比0.1g的轉向靈敏度低很多，主要原因在于非線性的轉向柔性，在中間位置轉向系比較高的轉向柔性和橫擺沖擊會減小最小轉向靈敏度。,6,技術整理,3）轉向靈敏度比 轉向

7、靈敏度與最小轉向靈敏度的比值。因為在某種程度上最小轉向靈敏度也與0.1g處的轉向靈敏度成比例的變化，因此可以將二轉向靈敏度進行比較，可以排除由轉向柔性對系統(tǒng)分析的干擾，通用公司后來定義此比值為“線性度”。此項指標也可作為車輛易于駕駛程度的評價指標，線性度越高，說明車輛響應變化率與輸入變化率的比例化程度越高，車輛也就越容易駕駛，這一點對新司機而言尤顯重要。4）轉向遲滯轉向遲滯等于側向加速度在正負0.1g之間的曲線所包圍的面積再除以

8、0.2g。,7,技術整理,其他評價指標 郭孔輝在此基礎上提出的三個新評價指標：平均轉向靈敏度：將整個中心區(qū)操縱性實驗數據進行線性回歸，其直線斜率的倒數除以100定義為平均轉向靈敏度。他的大小介于0.1g轉向靈敏度與最小靈敏度之間，因為駕駛員對車輛感覺有滯后，特別對新手來說對細微處不能很好的感覺，更多感覺到的是中心區(qū)平均靈敏度，因此，用此指標能反映大多數司機的情況。平均靈敏度方差：定義實驗數據與回歸后支線的方

9、差為平均靈敏度方差，由于靜摩擦、轉向系統(tǒng)柔性等原因造成了非線性，因此，此項指標也是對總體非線性程度的評價。方差越小，說明這些影響非線性的因素越小，反之越大。如果說0.1g是靈敏度及最小靈敏度是對代表性點處細節(jié)的評價，則郭孔輝的這兩個指標是對整個中心轉向區(qū)的綜合評價。線性回歸的相關系數：定義為靈敏度線性化系數評價指標，越接近1越好，這與線性度指標類似。,8,技術整理,3、方向盤力矩對方向盤轉角 有兩個評價參數由方

10、向盤力矩對轉角特性關系圖中導出，它們是0度轉角時方向盤力矩及0度轉角時方向盤力矩梯度，即常提到的轉向的“剛度”，這個術語可能來自于此參數的單位（如：每單位角位移變化引起的力矩變化）。然而，這個參數并不是通常意義上的轉向系統(tǒng)剛度。這些特性更接近需要精確控制操作（如閉環(huán)控制）的“感覺”，而在正常公路行駛時的轉向開環(huán)控制意義不大。1）平均方向盤力矩梯度 將數據進行線性回歸，其直線斜率定義為平均方向盤力矩梯度。因為駕駛員對

11、車輛感覺有滯后，特別對新手來說對細微處不能很好感覺，更多感覺到的是一種平均程度，它是中心區(qū)轉向時“路感”的平均度量。用此指標能反映大多數司機的情況。2）平均方向盤力矩梯度方差實驗數據與回歸后直線的方差為平均方向盤力矩梯度方差。由于靜摩擦、轉向系統(tǒng)柔性特別是動力轉向助力等原因造成了系統(tǒng)非線性，因此，此項指標也是對總體非線性程度的評價。方差越小，說明這些影響非線性的因素較小，反之就越大。,9,技術整理,3）線性回歸的相關系數

12、 線性回歸的相關系數定義為“方向盤力矩梯度線性化系數”評價指標，越接近1越好，這與線性度指標類似。 另外，日本豐田公司的Akira Higuchi 和Hideki Sakai經過多次試驗，采用多個駕駛員，研究中心區(qū)操縱穩(wěn)定性的評價方法。根據中心區(qū)操縱穩(wěn)定性的主觀評價與客觀評價指標的相關性，分別從三個方面得出了以下結論[14]：4、方向盤力矩特性 方向盤

13、力矩特性即方向盤力矩對側向加速度特性。力矩梯度以及力矩梯度的線性度是表示了方向盤的力矩特性的兩個穩(wěn)態(tài)評價指標。力矩梯度是指中心區(qū)側向加速度對方向盤力矩的變化率dy/dT，因此，力矩梯度越小，側向加速度引起的力矩越大。力矩梯度的線性度，是指中心區(qū)力矩梯度與非中心區(qū)力矩梯度之比。實驗表明，力矩梯度的線性度越小，駕駛員的主觀評價越高。5、平面運動特性 平面運動特性即側向加速度對方向盤轉角特性，側向加速度增益即為汽車在非

14、中心區(qū)側向加速度對方向盤轉角之比，側向加速度增益的線性度是指中心區(qū)側向加速度增益與非中心區(qū)側向加速度增益之比。此值越大，表明線性度越好，主觀感覺就越好。,10,技術整理,6、側傾運動特性 側傾運動特性即側傾角對側向加速度特性，側傾率表示側向加速度值較小時的范圍內的側傾角對側向加速度的變化率，試驗表明，此值越小，主觀評價越高。側傾角延遲時間與主觀評價的相關性不大。 綜合以上兩種評價方法，本文擬采用其