地面车辆动力学

第1章 系统定义和建模 1

第2章 车辆模型 9

2.1 多体系统元件 9

2.2 运动学 10

2.2.1 车辆运动学参考坐标系 10

2.2.2 惯性坐标系中的刚体运动学 11

2.2.3 移动参考坐标系中的刚体运动学 22

2.2.4 多体系统运动学 26

2.3 动力学 36

2.3.1 惯性特性 36

2.3.2 Newton-Euler方程 39

2.3.3 d'Alembert和Jourdain原理 47

2.3.4 能量考虑及Lagrange方程 49

2.4 多体系统的运动方程 53

2.5 多体系统程式 58

2.5.1 非递归法 59

2.5.2 递归程式 62

第3章 支撑与导向系统模型 79

3.1 被动弹簧与阻尼系统模型 79

3.2 力作动器模型 89

3.2.1 磁作动器模型 89

3.2.2 力作动器的通用线性模型 94

3.3 被动元件与主动元件的比较 95

3.4 车轮和导轨之间的接触力 95

3.4.1 刚性和可变形车轮的滚动 96

3.4.2 刚体滑移的定义 101

3.4.3 弹性车轮在弹性轨道上的接触力 103

3.4.4 刚性路面上弹性轮胎的接触力 123

第4章 导轨模型 143

4.1 弹性轨道模型 143

4.1.1 周期性柱支梁模型 144

4.1.2 弯曲振动时梁结构的模态分析 147

4.1.3 连续支撑梁模型 158

4.2 刚性导轨的扰动模型 161

4.2.1 随机过程的数学描述 163

4.2.2 不平度轮廓模型 172

4.2.3 车辆激励过程模型 173

第5章 车辆-导轨系统模型 177

5.1 子系统的状态方程 177

5.2 整车系统的状态方程 179

第6章 评价指标 185

6.1 行驶稳定性 185

6.2 乘坐舒适性 187

6.2.1 确定性激励 187

6.2.2 随机激励 189

6.2.3 人体感知的整形滤波器 190

6.2.4 人体承受全身振动的修订标准 191

6.3 行驶安全性 192

6.4 零部件耐久性 194

第7章 计算方法 197

7.1 数值仿真 197

7.1.1 车辆垂向运动仿真 198

7.2 线性系统 202

7.2.1 稳定性 202

7.2.2 频率响应分析 203

7.2.3 随机振动 205

7.3 非线性系统 208

7.3.1 谐波线性化 208

7.3.2 统计线性化 211

7.3.3 线性化系统研究 212

7.4 最优化问题 213

第8章 纵向运动 215

8.1 弹性车轮 215

8.2 整车 218

8.3 空气阻力和力矩 220

8.4 驱动和制动力矩 221

8.5 动力性 224

第9章 侧向运动 227

9.1 路面车辆的操纵性 227

9.1.1 弹性车轮 228

9.1.2 车辆模型 228

9.1.3 稳态回转 231

9.1.4 行驶稳定性 232

9.1.5 实验研究 233

9.2 轨道车辆的行驶稳定性 234

9.2.1 轨道车辆轮对的运动方程 234

9.2.2 自由轮对的稳定性 235

第10章 垂向运动 239

10.1 车辆悬架的基本原理 239

10.2 双轴车辆的随机振动 246

10.3 复杂车辆模型 249

10.4 磁悬浮列车 253

附录 多变量系统的最优控制 255

A.1 数学模型 255

A.2 控制任务的制定和结构问题 255

A.3 控制器的结构和特性 256

A.4 控制器设计 257

A.4.1 通过极点配置法设计控制器 258

A.4.2 基于二次型积分准则的最优控制器 258

A.4.3 极点和加权矩阵的选择 259

A.5 观测器的结构和特性 260

A.6 观测器设计 261

A.6.1 极点配置观测器设计 262

A.6.2 基于二次型积分准则的最优观测器 262

A.7 （最优）受控多变量系统的结构 263

关键字 265

中文—英文 265

英文—中文 268

参考文献 271