文献综述

1. 课题的研究背景和意义

随着汽车技术的进步，交通运输业呈现出车辆高速化、驾驶员非职业化和汽车密集化的趋势。交通事故的剧增要求汽车必须具有良好的主动安全性，以有效抑制交通事故发生。另外，随着我国道路建设的发展(如高速公路，一级公路的不断增加等)，对车辆的行驶速度有了更高的要求，而汽车的操纵稳定性的优劣决定着汽车的操纵方便程度和主动安全性。因此对车辆操纵稳定性进行有效准确的试验评价成了当下汽车领域的重要研究。

汽车试验有助于我们深入了解汽车在实际使用中各种现象的本质及其规律，有助于探讨解决存在的问题以及验证解决问题的效果和程度,是推动汽车技术进步的一种极为重要的方法，也是保证产品性能、提高产品质量和市场竞争力的重要手段^[1]。因此，如何通过有效的试验方法来检测、评价汽车的操纵稳定性具有重要的意义。 而蛇行试验是对汽车操纵稳定性的综合评价。该项试验可以测验汽车在接近侧滑或侧翻工况下的操纵稳定性，来对汽车行驶稳定性能进行综合评价，故设计一套合理的数据处理软件将有助于汽车操纵稳定性的提升。

1. 国内外研究现状

操纵稳定性是汽车的一项重要使用性能，指汽车在高速行驶下，接受驾驶人的控制能力以及保持行驶方向的稳定性^[2]。作为研究汽车动力学特性的一个重要课题，操纵稳定性也是广泛应用于汽车整车或者零部件研发的技术指标。在汽车行驶过程中，驾驶人对汽车的输入操作引起的响应属于汽车操纵性的研究范畴，而路面和空气作用力引起的汽车响应属于汽车稳定性的研究范畴。影响操纵稳定性的因素包括四轮定位、参数侧偏特性、质心位置、侧倾高度、侧偏刚度、车速、轮胎的侧偏特性等^[3]。国内外在汽车操纵稳定性的研究领域收获了很多成果。

2.1 汽车操纵稳定性的发展状况

国外对汽车操纵稳定性的研究起步较早^[4]，起始于1925年法国工程师Georges Broulhie,他首先提出了侧偏和侧偏角的概念。1931年Becker等人对轮胎特性的研究进一步促进了操纵稳定性研究的发展。随着技术认识的不断深入，提出了车辆的固有转向特性，包括不足转向特性，中性转向特性，过度转向特性。1956年Cornell Aeronautical实验室发表了关于车辆操纵稳定性的理论，为后续的进一步研究奠定基础。1960年人们开始逐步研究车辆仿真模型，现代计算机技术的飞跃，进一步推动操稳性模型从简单的两自由度模型一直到复杂的19自由度、20自由度、甚至55自由度汽车模型，能够适应车速不断提高的发展趋势，较好地解决了汽车工业生产过程中的操纵稳定性问题。国外的操纵稳定性研究主要由大型的汽车制造企业自己来进行，以确保其产品具有良好的操纵稳定性和行驶安全性。

我国的汽车操纵稳定性研究工作最早开展于清华大学和长春汽车研究所。对汽车操纵稳定性建模、求解、评价、试验方法、优化等五个方面做了分析和改进。汽车的操纵稳定性可能受到多种因素的影响，包括研究目的、驾驶人感觉及环境条件等^[5]。因此研究方法和评价方法错综复杂。国内的研究无论是从系统性、完整性还是实用性上相对国外还比较薄弱的。

目前国内外有关操纵稳定性的理论研究主要集中于以下两种:

(1)建模仿真技术

在多体动力学研究的基础上，借助动力学仿真软件^[6]，进行复杂的车辆系统建模，在模拟的各种实际工况中进行仿真分析获得各种数据。通常采用的是ADAMS/Car等软件模块进行仿真性能的研究。模拟车辆真实的行驶路况，根据需要设置试验条件和参数。当前模型的建立朝着通用性、高效性和精确性的方向发展。