汽車系統(tǒng)動力學(xué)與控制 教學(xué)大綱

1、大學(xué)本科專業(yè)培養(yǎng)方案課程教學(xué)大綱編 碼：ME06118 Code: ME06118課程名稱：汽車系統(tǒng)動力學(xué)與控制 Course Title: Vehicle System Dynamics and Control課程類別：專業(yè)選修 Course category: Elective Courses in Specialty學(xué) 分：3 Credit(s): 3開課單位：機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)院 Offering College/School: College of Mechanical & Vehicle Engineering課程描述： 本課程是車輛工程專業(yè)本科生的專業(yè)選修課程，以汽車?yán)碚摗?/p>

2、汽車設(shè)計和汽車構(gòu)造等為前導(dǎo)課程，進(jìn)一步掌握更豐富的汽車動力學(xué)知識，學(xué)習(xí)到先進(jìn)的動力學(xué)分析方法，增強(qiáng)學(xué)生研究和分析汽車動力學(xué)問題的能力。本課程系統(tǒng)介紹車輛動力學(xué)的基本內(nèi)容，即驅(qū)動與制動動力學(xué)、行駛動力學(xué)和操縱動力學(xué)；并結(jié)合ADAMS和Matlab/Simulink軟件，運(yùn)用多體系統(tǒng)動力學(xué)建模方法進(jìn)行汽車動力學(xué)仿真及控制系統(tǒng)設(shè)計。本課程的目的是使學(xué)生初步學(xué)會汽車動力學(xué)分析方法，能夠解決工程實際問題，以便增強(qiáng)其研究和解決車輛動力學(xué)問題的能力。Course description: This course is a major elective course for the undergraduate

3、 students of vehicle engineering, taking automobile theory, automobile design and automobile structure as the leading course, to further master the knowledge of automobile dynamics, to learn advanced dynamic analysis methods, and to enhance the students' ability to study and analyze the problem

4、of automobile dynamics. This course introduces the basic contents of vehicle dynamics, namely, driving and braking dynamics, driving dynamics and manipulating dynamics, and combining ADAMS and Matlab/Simulink software, using the modeling method of multi body system dynamics to simulate and design th

5、e vehicle dynamics simulation and control system. The purpose of this course is to give students a preliminary approach to Automotive Dynamics Analysis to solve practical engineering problems in order to enhance their ability to study and solve vehicle dynamics problems.課程內(nèi)容（一）課程教學(xué)目標(biāo)通過本課程的教學(xué)，使學(xué)生具備以下

6、能力：1. 具有解決復(fù)雜車輛工程問題所需的汽車?yán)碚撛O(shè)計制造專業(yè)知識。（畢業(yè)要求1.4）。2. 通過分析復(fù)雜車輛工程問題的影響因素，論證解決方案的可行性與合理性，并獲得有效結(jié)論（畢業(yè)要求2.3）。3. 在考慮安全與健康、法律法規(guī)與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、文化、社會等制約因素的前提下，能夠針對復(fù)雜車輛工程問題進(jìn)行分析，提出并確定相應(yīng)解決方案。（畢業(yè)要求3.1）。4. 能夠基于正確的科學(xué)原理，采用合適的科學(xué)方法，針對復(fù)雜車輛工程問題，提出并確定研究路線，設(shè)計實驗方案.（畢業(yè)要求4.1）。（二）基本教學(xué)內(nèi)容緒論教學(xué)目的：通過本章的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生了解系統(tǒng)與系統(tǒng)動力學(xué)的概念,汽車系統(tǒng)動力學(xué)的研究內(nèi)容及其特

7、點(diǎn)；汽車系統(tǒng)動力學(xué)的術(shù)語、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和發(fā)展趨勢。相應(yīng)畢業(yè)要求：1.4教學(xué)內(nèi)容：1. 系統(tǒng)與系統(tǒng)動力學(xué)的概念。2. 汽車系統(tǒng)動力學(xué)的研究范圍、研究方法、特點(diǎn)。3. 汽車系統(tǒng)動力學(xué)的發(fā)展趨勢。4. 課程的性質(zhì)、目的與學(xué)習(xí)要求。學(xué)時分配：課堂教學(xué)1學(xué)時第1章、車輛動力學(xué)建模方法及基礎(chǔ)理論教學(xué)目的： 通過本章的學(xué)習(xí)，掌握了解汽車動力學(xué)方程的建立方法；理解非完整系統(tǒng)的特點(diǎn)；了解多體動力學(xué)的研究方法和理論基礎(chǔ)。教學(xué)重點(diǎn)：非完整系統(tǒng)動力學(xué)；多體動力學(xué)的研究方法。教學(xué)難點(diǎn)：車輛建模中的剛?cè)狁詈戏椒?。相?yīng)畢業(yè)要求：1.4教學(xué)內(nèi)容：1. 汽車動力學(xué)方程的建立方法。 2. 非完整系統(tǒng)。 3. 多體動力學(xué)的研究方法。

8、4. 車輛建模中的剛?cè)狁詈戏椒āW(xué)時分配：課堂教學(xué)1學(xué)時第2章、現(xiàn)代底盤控制技術(shù)教學(xué)目的：通過底盤控制技術(shù)的介紹，培養(yǎng)學(xué)生分析、應(yīng)用底盤動力學(xué)知識的能力，對汽車底盤各控制系統(tǒng)的信號采集、控制模型建立、控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的方案實施等內(nèi)容有初步的掌握。教學(xué)重點(diǎn)：底盤集成控制技術(shù)的概念、原理、實現(xiàn)方法。教學(xué)難點(diǎn)：汽車底盤集成控制技術(shù)。相應(yīng)畢業(yè)要求：1.4、2.3、3.1、4.1教學(xué)內(nèi)容：1. 汽車底盤集成控制技術(shù)的概念、原理、實現(xiàn)方法。2. 面向目標(biāo)設(shè)計的車輛仿真軟件。3. 多體系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件。4. 了解MATLAB/Simulink軟件。5. 了解ADMAS/Car模塊學(xué)時分配：課堂教學(xué)8學(xué)時第3章

9、、充氣輪胎動力學(xué)教學(xué)目的： 通過本章的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生了解與掌握輪胎的功能、結(jié)構(gòu)及發(fā)展，理解輪胎模型作用和分類；掌握輪胎縱向力學(xué)特性、輪胎垂向力學(xué)特性、輪胎側(cè)向力學(xué)特性。教學(xué)重點(diǎn)：輪胎模型；輪胎滾動阻力分析；輪胎動態(tài)和穩(wěn)態(tài)特性。教學(xué)難點(diǎn)：輪胎模型理論方法；輪胎縱向穩(wěn)定性；輪胎橫向穩(wěn)定性。相應(yīng)畢業(yè)要求：1.4教學(xué)內(nèi)容：1. 輪胎上的力和力矩。2. 輪胎的功能、結(jié)構(gòu)。3. 輪胎縱向、垂向、側(cè)向動力學(xué)特性。4. 充氣輪胎分析模型建立的基本理論和方法。學(xué)時分配：課堂教學(xué)4學(xué)時，小班討論1學(xué)時第4章、縱向動力學(xué)教學(xué)目的： 通過本章的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生了解與掌握縱向動力學(xué)運(yùn)動方程的建立；學(xué)會分析簡單的穩(wěn)定性問題

10、；了解汽車防抱死電子控制系統(tǒng)、驅(qū)動力控制系統(tǒng)和電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)與基本控制原理；了解自動變速器的結(jié)構(gòu)和工作原理；理解自動變速器典型控制線路；學(xué)習(xí)自動變速器換擋控制策略。教學(xué)重點(diǎn)：縱向動力學(xué)性能分析；動力傳動振動分析教學(xué)難點(diǎn)：制動穩(wěn)定性分析；ESP控制原理。相應(yīng)畢業(yè)要求：1.4、2.3、3.1、4.1教學(xué)內(nèi)容：1. 驅(qū)動與制動動力學(xué)基礎(chǔ)。2. 縱向動力學(xué)運(yùn)動方程。3、自動變速器4. ABS控制系統(tǒng)。5. 驅(qū)動力控制系統(tǒng)。6. ESP控制系統(tǒng)。學(xué)時分配：課堂教學(xué)8學(xué)時，小班討論1學(xué)時，上機(jī)實驗2學(xué)時第5章、行駛動力學(xué)教學(xué)目的： 通過本章的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生了解與掌握行駛動力學(xué)的數(shù)學(xué)模型的建立；

11、理解并學(xué)會分析討論由懸架運(yùn)動學(xué)和彈性特性決定的車輪道路的相互作用關(guān)系；掌握懸架參數(shù)優(yōu)化理論和方法，初步了解主動式懸架的基本原理和控制算法教學(xué)重點(diǎn)：自由振動；頻率域受迫振動；汽車部件垂向動力學(xué)；行駛動力學(xué)線性模型；可控懸架的結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)原理。教學(xué)難點(diǎn)：隨機(jī)激勵下汽車垂向模型；二維垂直和俯仰模型；垂直、俯仰和側(cè)傾運(yùn)動模型；垂向動力學(xué)的控制方法。相應(yīng)畢業(yè)要求：1.4、2.3、3.1、4.1教學(xué)內(nèi)容：1. 路面輸入及其模型。2. 單輪行駛動力學(xué)模型。3. 半車模型、整車模型的推導(dǎo)及分析。4. 可控懸架系統(tǒng)。5. 主動懸架控制算法。學(xué)時分配：課堂教學(xué)8學(xué)時，小班討論1學(xué)時，上機(jī)實驗2學(xué)時第6章、操縱動力學(xué)

12、教學(xué)目的： 通過本章的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握汽車基本操縱模型的建立；了解在驅(qū)動或制動時的汽車轉(zhuǎn)向運(yùn)動的規(guī)律；掌握駕駛員-汽車閉環(huán)操縱系統(tǒng)的特點(diǎn)；分析理解操縱穩(wěn)定性的特別影響因素。了解轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和助力方式；掌握車輪回正力矩的計算方法和轉(zhuǎn)向助力的匹配原則，了解隨速助力轉(zhuǎn)向的實現(xiàn)方法；了解線控轉(zhuǎn)向的基本知識教學(xué)重點(diǎn)：操縱動力學(xué)運(yùn)動方程組；運(yùn)動方程組非齊次微分解；汽車操縱穩(wěn)定性的影響因素；電控轉(zhuǎn)向的結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)原理。教學(xué)難點(diǎn)：運(yùn)動方程求解、汽車操縱穩(wěn)定性分析方法；電控轉(zhuǎn)向技術(shù)的控制方法。相應(yīng)畢業(yè)要求：1.4、2.3、3.1、4.1教學(xué)內(nèi)容：1. 基本操縱模型。2. 基本操縱模型實例分析與比較。3. 基本操縱模型的擴(kuò)展。4. 操縱動力學(xué)性能及實例分析。5. 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)動力學(xué)及控制。6、電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ESP、AFS、4WS）學(xué)時分配：課堂教學(xué)8學(xué)時，小班討論1學(xué)時，上機(jī)實驗2學(xué)時考核方式本課程考核采用閉卷考試的形式期評成績占比：1.平時成績一（考勤、課堂討論）占20%2.平時成績二（作業(yè)、實驗）占30%3.期末考試成績（閉卷）占50%持續(xù)改進(jìn)方法1、采用先進(jìn)的教學(xué)手段、方法和教學(xué)理念。2、各章節(jié)布置一定量的習(xí)題。3、對重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容安排小班討論課。4、課后對疑難問題安排答疑。5、課程設(shè)計等實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。教材及參考書教 材：喻凡、林逸. 汽車系統(tǒng)動力學(xué)（“十五”國家級規(guī)劃教材）. 機(jī)械工業(yè)出版