汽車系統(tǒng)動(dòng)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(dòng)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(jì)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(dòng)力學(xué)知識(shí)，學(xué)習(xí)到先進(jìn)的動(dòng)力學(xué)分析方法，增強(qiáng)學(xué)生研究和分析汽車動(dòng)力學(xué)問題的能力。本課程系統(tǒng)介紹車輛動(dòng)力學(xué)的基本內(nèi)容，即驅(qū)動(dòng)與制動(dòng)動(dòng)力學(xué)、行駛動(dòng)力學(xué)和操縱動(dòng)力學(xué)；并結(jié)合ADAMS和Matlab/Simulink軟件，運(yùn)用多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模方法進(jìn)行汽車動(dòng)力學(xué)仿真及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本課程的目的是使學(xué)生初步學(xué)會(huì)汽車動(dòng)力學(xué)分析方法，能夠解決工程實(shí)際問題，以便增強(qiáng)其研究和解決車輛動(dòng)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(jì)制造專業(yè)知識(shí)。（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(huì)等制約因素的前提下，能夠針對(duì)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(duì)復(fù)雜車輛工程問題，提出并確定研究路線，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)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(dòng)力學(xué)的概念,汽車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的研究內(nèi)容及其特

7、點(diǎn)；汽車系統(tǒng)動(dòng)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(dòng)力學(xué)的概念。2. 汽車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的研究范圍、研究方法、特點(diǎn)。3. 汽車系統(tǒng)動(dòng)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(shí)分配：課堂教學(xué)1學(xué)時(shí)第1章、車輛動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)力學(xué)；多體動(dòng)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(dòng)力學(xué)方程的建立方法。 2. 非完整系統(tǒng)。 3. 多體動(dòng)力學(xué)的研究方法。

8、4. 車輛建模中的剛?cè)狁詈戏椒?。學(xué)時(shí)分配：課堂教學(xué)1學(xué)時(shí)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(dòng)力學(xué)知識(shí)的能力，對(duì)汽車底盤各控制系統(tǒng)的信號(hào)采集、控制模型建立、控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的方案實(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)方法。2. 面向目標(biāo)設(shè)計(jì)的車輛仿真軟件。3. 多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析軟件。4. 了解MATLAB/Simulink軟件。5. 了解ADMAS/Car模塊學(xué)時(shí)分配：課堂教學(xué)8學(xué)時(shí)第3章

9、、充氣輪胎動(dòng)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(dòng)阻力分析；輪胎動(dòng)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(dòng)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(shí)分配：課堂教學(xué)4學(xué)時(shí)，小班討論1學(xué)時(shí)第4章、縱向動(dòng)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(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)方程的建立；學(xué)會(huì)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(dòng)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(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)和工作原理；理解自動(dòng)變速器典型控制線路；學(xué)習(xí)自動(dòng)變速器換擋控制策略。教學(xué)重點(diǎn)：縱向動(dòng)力學(xué)性能分析；動(dòng)力傳動(dòng)振動(dòng)分析教學(xué)難點(diǎn)：制動(dòng)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(dòng)與制動(dòng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)。2. 縱向動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)方程。3、自動(dòng)變速器4. ABS控制系統(tǒng)。5. 驅(qū)動(dòng)力控制系統(tǒng)。6. ESP控制系統(tǒng)。學(xué)時(shí)分配：課堂教學(xué)8學(xué)時(shí)，小班討論1學(xué)時(shí)，上機(jī)實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)第5章、行駛動(dòng)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(dòng)力學(xué)的數(shù)學(xué)模型的建立；

11、理解并學(xué)會(huì)分析討論由懸架運(yùn)動(dòng)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(dòng)式懸架的基本原理和控制算法教學(xué)重點(diǎn)：自由振動(dòng)；頻率域受迫振動(dòng)；汽車部件垂向動(dòng)力學(xué)；行駛動(dòng)力學(xué)線性模型；可控懸架的結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)原理。教學(xué)難點(diǎn)：隨機(jī)激勵(lì)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(dòng)模型；垂向動(dòng)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(dòng)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(dòng)懸架控制算法。學(xué)時(shí)分配：課堂教學(xué)8學(xué)時(shí)，小班討論1學(xué)時(shí)，上機(jī)實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)第6章、操縱動(dòng)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(dòng)或制動(dòng)時(shí)的汽車轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)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(jì)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(shí)現(xiàn)方法；了解線控轉(zhuǎn)向的基本知識(shí)教學(xué)重點(diǎn)：操縱動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)方程組；運(yùn)動(dòng)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(shí)現(xiàn)原理。教學(xué)難點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)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(shí)例分析與比較。3. 基本操縱模型的擴(kuò)展。4. 操縱動(dòng)力學(xué)性能及實(shí)例分析。5. 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)及控制。6、電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ESP、AFS、4WS）學(xué)時(shí)分配：課堂教學(xué)8學(xué)時(shí)，小班討論1學(xué)時(shí)，上機(jī)實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)考核方式本課程考核采用閉卷考試的形式期評(píng)成績占比：1.平時(shí)成績一（考勤、課堂討論）占20%2.平時(shí)成績二（作業(yè)、實(shí)驗(yàn)）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(duì)重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容安排小班討論課。4、課后對(duì)疑難問題安排答疑。5、課程設(shè)計(jì)等實(shí)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(dòng)力學(xué)（“十五”國家級(jí)規(guī)劃教材）. 機(jī)械工業(yè)出版