차량의 고급화, 교통량 증가와 고속도로 주행의 기회가 늘어남에 따라 승차감 향상과 함께 조종안정성 향상은 차량개발에 중요한 요소가 되었다. 이에 따라 차량 개발단계에서 조종안정성의 정확한 평가는 차량개발의 시간과 경비를 절감하는데 중요한 역할을 한다. 실차 주행시험은 조종안정성의 평가를 위한 중요한 수단이며 차량의 조정안정성을 평가하기 위한 시험으로 정상상태 원형주행 시험, 차선변경 시험, 계단 조향입력 시험, 주파수 응답 시험 등이 있다. 본 연구에서는 이러한 실차 주행시험을 시뮬레이션할 수 있는 조종 안정성 ...
차량의 고급화, 교통량 증가와 고속도로 주행의 기회가 늘어남에 따라 승차감 향상과 함께 조종안정성 향상은 차량개발에 중요한 요소가 되었다. 이에 따라 차량 개발단계에서 조종안정성의 정확한 평가는 차량개발의 시간과 경비를 절감하는데 중요한 역할을 한다. 실차 주행시험은 조종안정성의 평가를 위한 중요한 수단이며 차량의 조정안정성을 평가하기 위한 시험으로 정상상태 원형주행 시험, 차선변경 시험, 계단 조향입력 시험, 주파수 응답 시험 등이 있다. 본 연구에서는 이러한 실차 주행시험을 시뮬레이션할 수 있는 조종 안정성 해석프로그램을 개발하였다. 조향계를 고려한 13자유도의 3차원 비선형 차량모델을 개발하고, 이를 이용하여 6가지의 주행시험을 시뮬레이션하였다. 이 해석프로그램을 이용하여 전·후 차축현가방식인 대형버스의 조종안정성을 평가하고, 설계 패러미터의 영향을 분석하여 조종안정성 향상을 위한 개선책을 제시하였다. 3차원 비선형 차량모델은 차체를 10자유도, 조향계를 3자유도로 모델링하였다. 또한, 차량-운전자의 폐회로 시험인 차선변경 시험과 일정반경의 정상상태 원형주행 시험을 위해, 비례미적분 제어기와 퍼지 제어기를 사용한 운전자 모델을 개발하였다. 그리고 차선변경 시험의 실차시험 결과와 시뮬레이션 결과를 비교하여 차량모델과 프로그램의 유효성을 보였다. 트레드를 고려한 2자유도의 2차원 비선형 차량모델에 대한 새로운 안정계수를 정의하였다. 이 안정계수를 이용하여 설계 패러미터의 조향 특성에 대한 영향을 살펴보았다. 개발한 해석프로그램을 이용하여 대형버스의 조종안정성을 고찰하였다. 조종안정성 평가는 고유조향 특성과 특성속도, 응답속도와 증폭율, 주파수응답 특성으로 대별하여 수행하였다. 다음으로 조종안정성에 대한 전륜현가장치의 스프링 상수와 댐핑 상수, 총조향비 및 후를 코너링 강성의 영향을 차량의 응답특성별로 고찰하였다. 그리고 다물체 동역학 해석용 상용프로그램인 DADS를 사용하여 해석한 결과와 비교 검토하였다. 두 결과는 잘 일치하였다. 차량의 조종안정성은 다음과 같은 방법으로 개선할 수 있었다. 전륜 현가장치의 스프링 강성을 증가시켜 롤각 혹은 롤각속도의 응답성을 개선할 수 있었으며, 전륜 현가장치의 댐핑 상수를 증가시켜 롤의 공진주파수에서의 진폭을 감소시킬 수 있었다. 또한 후륜의 코너링 강성을 증가시켜 주파수영역에서 횡가속도와 요각속도 게인의 균일성과 위상지연을 개선할 수 있었고, 조향계의 총조향비를 변경하여 위상지연에 영향을 주지 않고, 횡가속도, 요각속도, 롤각의 응답 게인과 요감쇠 특성을 조정할 수 있었다.
차량의 고급화, 교통량 증가와 고속도로 주행의 기회가 늘어남에 따라 승차감 향상과 함께 조종안정성 향상은 차량개발에 중요한 요소가 되었다. 이에 따라 차량 개발단계에서 조종안정성의 정확한 평가는 차량개발의 시간과 경비를 절감하는데 중요한 역할을 한다. 실차 주행시험은 조종안정성의 평가를 위한 중요한 수단이며 차량의 조정안정성을 평가하기 위한 시험으로 정상상태 원형주행 시험, 차선변경 시험, 계단 조향입력 시험, 주파수 응답 시험 등이 있다. 본 연구에서는 이러한 실차 주행시험을 시뮬레이션할 수 있는 조종 안정성 해석프로그램을 개발하였다. 조향계를 고려한 13자유도의 3차원 비선형 차량모델을 개발하고, 이를 이용하여 6가지의 주행시험을 시뮬레이션하였다. 이 해석프로그램을 이용하여 전·후 차축현가방식인 대형버스의 조종안정성을 평가하고, 설계 패러미터의 영향을 분석하여 조종안정성 향상을 위한 개선책을 제시하였다. 3차원 비선형 차량모델은 차체를 10자유도, 조향계를 3자유도로 모델링하였다. 또한, 차량-운전자의 폐회로 시험인 차선변경 시험과 일정반경의 정상상태 원형주행 시험을 위해, 비례미적분 제어기와 퍼지 제어기를 사용한 운전자 모델을 개발하였다. 그리고 차선변경 시험의 실차시험 결과와 시뮬레이션 결과를 비교하여 차량모델과 프로그램의 유효성을 보였다. 트레드를 고려한 2자유도의 2차원 비선형 차량모델에 대한 새로운 안정계수를 정의하였다. 이 안정계수를 이용하여 설계 패러미터의 조향 특성에 대한 영향을 살펴보았다. 개발한 해석프로그램을 이용하여 대형버스의 조종안정성을 고찰하였다. 조종안정성 평가는 고유조향 특성과 특성속도, 응답속도와 증폭율, 주파수응답 특성으로 대별하여 수행하였다. 다음으로 조종안정성에 대한 전륜 현가장치의 스프링 상수와 댐핑 상수, 총조향비 및 후를 코너링 강성의 영향을 차량의 응답특성별로 고찰하였다. 그리고 다물체 동역학 해석용 상용프로그램인 DADS를 사용하여 해석한 결과와 비교 검토하였다. 두 결과는 잘 일치하였다. 차량의 조종안정성은 다음과 같은 방법으로 개선할 수 있었다. 전륜 현가장치의 스프링 강성을 증가시켜 롤각 혹은 롤각속도의 응답성을 개선할 수 있었으며, 전륜 현가장치의 댐핑 상수를 증가시켜 롤의 공진주파수에서의 진폭을 감소시킬 수 있었다. 또한 후륜의 코너링 강성을 증가시켜 주파수영역에서 횡가속도와 요각속도 게인의 균일성과 위상지연을 개선할 수 있었고, 조향계의 총조향비를 변경하여 위상지연에 영향을 주지 않고, 횡가속도, 요각속도, 롤각의 응답 게인과 요감쇠 특성을 조정할 수 있었다.
An analysis program of a vehicle handling performance is developed. The analysis program can simulate driving tests to evaluate the vehicle handling performance. A 3-dimensional nonlinear vehicle model with a steering system is proposed. Based on this vehicle model, 6 driving tests are simulated. Wi...
An analysis program of a vehicle handling performance is developed. The analysis program can simulate driving tests to evaluate the vehicle handling performance. A 3-dimensional nonlinear vehicle model with a steering system is proposed. Based on this vehicle model, 6 driving tests are simulated. With the analysis program, the handling performance of a large bus that has a front and rear rigid axle is evaluated. The influence of design parameters on handling performance is investigated and methods for improving handling performance are presented. The vehicle model has 13 degrees of freedom which are 10 degrees of motion in sprung and unsprung mass and 3 degrees off freedom in steering system. A driver model was developed using PID and fuzzy controller to steer the vehicle along a prescribed path during a closed loop simulation. Good agreement was obtained between experimental and simulated results in single lane change. A new stability factor is defined for a nonlinear vehicle model with 2 degree of freedom including a tread. Using the stability factor, the influence of design parameters on steering characteristics is investigated. To evaluate the vehicle handling performance, the vehicle handling characteristics were classified as follows : (1) steering characteristics and characteristic velocity; (2) response time and amplification; (3) frequency response. The influence of front suspension spring stiffness, damping constant, steering overall ratio, and rear tire cornering stiffness on handling performance was investigated. Results of the developed program were compared with those of DADS, a commercial program for multibody dynamics analysis. Good agreement was obtained between results of the developed program and DADS in a parameter study. Methods for improving the handling performance may be summarized as fallow : (1) response of roll angle or roll rate can be improved by a change of spring stiffness and damping constant of front suspension; (2) higher rear tire cornering stiffness results in smaller phase lag and uniform response gain of lateral acceleration and yaw rate in broad frequency domain; (3) change of overall ratio of steering system affects yaw damping and response gain of lateral acceleration, yaw rate, and roll angle without change of phase lag.
An analysis program of a vehicle handling performance is developed. The analysis program can simulate driving tests to evaluate the vehicle handling performance. A 3-dimensional nonlinear vehicle model with a steering system is proposed. Based on this vehicle model, 6 driving tests are simulated. With the analysis program, the handling performance of a large bus that has a front and rear rigid axle is evaluated. The influence of design parameters on handling performance is investigated and methods for improving handling performance are presented. The vehicle model has 13 degrees of freedom which are 10 degrees of motion in sprung and unsprung mass and 3 degrees off freedom in steering system. A driver model was developed using PID and fuzzy controller to steer the vehicle along a prescribed path during a closed loop simulation. Good agreement was obtained between experimental and simulated results in single lane change. A new stability factor is defined for a nonlinear vehicle model with 2 degree of freedom including a tread. Using the stability factor, the influence of design parameters on steering characteristics is investigated. To evaluate the vehicle handling performance, the vehicle handling characteristics were classified as follows : (1) steering characteristics and characteristic velocity; (2) response time and amplification; (3) frequency response. The influence of front suspension spring stiffness, damping constant, steering overall ratio, and rear tire cornering stiffness on handling performance was investigated. Results of the developed program were compared with those of DADS, a commercial program for multibody dynamics analysis. Good agreement was obtained between results of the developed program and DADS in a parameter study. Methods for improving the handling performance may be summarized as fallow : (1) response of roll angle or roll rate can be improved by a change of spring stiffness and damping constant of front suspension; (2) higher rear tire cornering stiffness results in smaller phase lag and uniform response gain of lateral acceleration and yaw rate in broad frequency domain; (3) change of overall ratio of steering system affects yaw damping and response gain of lateral acceleration, yaw rate, and roll angle without change of phase lag.
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