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| 編輯推薦： |
人车路系统动力学耦合特征分析，助力智能汽车新四化
数据驱动交通状态智能感知预测，推动智慧交通数字化
对于汽车制造商与交通管理者而言，了解汽车系统的动力学特性、分析驾驶稳定性，以及预测交通运行状态等议题至关重要。而对于研究者和实践者来说，通过建立准确的模型并进行仿真，可以更好地理解和解决相关问题。
本书以汽车系统动力学分析与建模仿真，以及交通运行建模与仿真为主题，旨在探讨汽车与交通领域中的重要问题，并介绍相关的建模与仿真方法。
本书的目标读者包括从事汽车工程、交通工程、交通规划与管理，以及仿真领域研究的专业人士和学生。
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| 內容簡介： |
本书是一本介绍汽车与交通运行仿真的著作，共分为两篇22章。第一篇为“汽车系统动力学分析与建模仿真”，主要涵盖汽车系统动力学的相关内容，分别从驱动和制动的角度阐述了汽车系统动力学模型的建立方法、汽车系统动力学特征的分析方法，以及汽车驾驶稳定区域的求解和验证方法。第二篇为“交通运行建模与仿真”，内容以第一篇为基础，面向交通运行分别介绍了公路线形安全性评价方法、道路交叉口状态感知及配时优化方法和道路路段交通流状态识别与预测方法。
本书可供从事汽车工程、交通工程、交通规划与管理，以及仿真领域研究的专业人士和学生阅读参考。
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| 關於作者： |
王宪彬，工学博士、副教授、硕士生导师。主持参加国家自然科学基金、省自然科学基金、交通运输部西部交通建设科技项目等国家级、省部级项目10余项；发表SCI、EI等收录论文30余篇，主编或参编教材9部；获国家专利10余项；主持产学合作协同育人项目1项、省级教育教学研究课题1项，发表教改论文10余篇。获得“挑战杯”国家级二等奖，省教学质量一等奖，校十佳本科生导师奖，教学质量一、二等奖，校青年教师授课大赛二等奖。研究方向：交通安全与汽车运行仿真、汽车系统动力学与智能车辆控制技术。主讲 “交通运输系统工程”“汽车性能”等本科生课程、“车辆系统动力学”“汽车性能仿真”“交通运输系统工程”等硕士生课程。
高远，工学博士、副教授、硕士生导师。主持中央高校基本科研业务费项目2项，作为主要成员参与国家自然科学基金面上项目1项，国家重点研发计划课题2项；发表学术论文10余篇，其中SCI/EI检索论文6篇。研究方向：交通大数据分析、交通数据融合与挖掘、交通流状态智能感知与预测等。主讲“交通运输软件应用”等本科生课程、“交通大数据分析与应用”等硕士生课程。
陈德启，工学博士、硕士生导师。主持与参加国家自然科学基金重大重点研发项目、创新群体项目、科技部项目、发改委项目等国家级、省部级项目10余项；发表SCI、EI等收录论文15篇；授权国家专利9项；参编教材或软著2部；研究方向：交通数据挖掘与分析、交通管理与控制、交通信息与控制。主讲 “物流技术”“运输系统建模与仿真”“交通运输系统工程”等课程。
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| 目錄：
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前言
第一篇汽车系统动力学分析与建模仿真1
第1章绪论1
1.1背景1
1.2研究现状分析3
1.2.1汽车系统动力学分岔研究现状3
1.2.2汽车系统动力学稳定区域研究现状分析4
1.2.3研究趋势分析5
1.3本篇的研究内容6
第2章引入驱动的汽车动力学模型7
2.1统一滑移率公式7
2.1.1车轮转动动力学分析7
2.1.2统一滑移率公式的推导10
2.2引入驱动的五自由度汽车动力学模型的建立11
2.2.1坐标系定义11
2.2.2汽车动力学方程的建立12
2.3仿真验证14
2.3.1轮胎力学混合滑移特性仿真14
2.3.2轮胎动力学演变过程仿真15
2.3.3整车相空间特性仿真18
第3章汽车系统动力学平衡点的求解与分岔特征确认21
3.1汽车系统动力学平衡点简介21
3.2基于遗传算法和拟牛顿法的平衡点求解方法23
3.2.1算法简介23
3.2.2算法验证24
3.3汽车系统动力学平衡点求解31
3.3.1平衡点的求解流程31
3.3.2基于前轮转向角变化的平衡点求解32
3.3.3基于驱动力矩变化的平衡点求解42
3.4平衡点的分岔特征确认与分析49
3.4.1平衡点的分岔特征确认49
3.4.2前轮转向角对平衡点分岔特征的影响50
3.4.3驱动力矩对平衡点分岔特征的影响53
第4章汽车驱动转向分岔的耦合特征分析58
4.1汽车系统的自治模型58
4.2前轮转向角幅值对驱动转向分岔特征的影响59
4.2.1状态变量的分岔特征59
4.2.2分岔特征的动力学演变过程64
4.3驱动力矩大小对驱动转向分岔特征的影响73
4.3.1状态变量的分岔特征73
4.3.2分岔特征的动力学演变过程77
4.4驱动转向分岔的耦合特征分析86
4.4.1基于前轮转向角幅值分岔的分析86
4.4.2基于驱动力矩大小分岔的分析88
第5章基于驱动力矩和转向角分岔的驾驶稳定区域求解90
5.1驾驶稳定区域的定义90
5.2驾驶稳定区域的求解91
5.2.1思路与方法91
5.2.2结果分析92
5.3驾驶稳定区域的验证95
5.3.1驾驶稳定区域的仿真95
5.3.2驾驶稳定区域和临界车速的对比99
第6章引入制动的汽车五自由度模型101
6.1车身模型101
6.2轮胎模型103
6.3仿真验证106
6.3.1模型仿真106
6.3.2CarSim类比验证108
第7章引入达朗贝尔原理的驾驶稳定区域求解112
7.1等效系统的建立112
7.1.1达朗贝尔原理的引入112
7.1.2五自由度等效系统准平衡态确认113
7.2等效系统平衡点求解116
7.2.1基于前轮转向角变化的平衡点求解116
7.2.2基于制动力矩变化的平衡点求解118
7.3驾驶稳定区域求解121
7.3.1思路简介与求解流程121
7.3.2三维稳定空间区域123
7.3.3驱/制动转向稳定区域对比124
第8章基于能量耗散理论的驾驶稳定区域验证126
8.1制动工况下的能量耗散过程分析126
8.1.1能量耗散理论简介126
8.1.2五自由度等效系统的驾驶稳定区域127
8.2基于能量耗散理论的驾驶稳定区域求解129
8.2.1五自由度等效系统的驾驶稳定区域129
8.2.2五自由度原系统的驾驶稳定区域130
8.3低速下的驾驶稳定区域差异分析131
第9章轮胎力有理函数表达方程134
9.1引言134
9.1.1标准参考轮胎模型134
9.1.2轮胎力有理函数方程拟合135
9.1.3仿真验证140
9.2轮胎力有理函数方程适用性验证141
9.2.1基于二自由度模型的适用性验证141
9.2.2基于三自由度模型的适用性验证142
9.2.3基于五自由度模型的适用性验证143
第10章不同汽车操纵稳定性模型的动力学特征分析145
10.1同模型的相空间分析145
10.1.1二自由度模型相平面与能量特性分析145
10.1.2三自由度模型相空间与能量特性分析147
10.1.3五自由度模型相空间与能量特性分析150
10.2不同模型的平衡点分析153
10.2.1二自由度模型平衡点求解与特性分析154
10.2.2三自由度模型平衡点求解与特性分析157
10.2.3五自由度模型平衡点求解与特性分析162
10.3不同模型的驾驶稳定区域分析167
10.3.1二自由度模型驾驶稳定区域求解与分析168
10.3.2三自由度模型驾驶稳定区域求解与分析170
10.3.3五自由度模型驾驶稳定区域求解与分析171
第11章面向控制策略的驾驶稳定区域分析175
11.1直接横摆力矩控制与四轮转向控制175
11.1.1直接横摆力矩控制175
11.1.2四轮转向控制177
11.2面向控制策略的驾驶稳定区域求解178
11.2.1面向DYC的五自由度模型全轮驱动模式驾驶稳定区域求解179
11.2.2面向4WS的五自由度模型全轮驱动模式驾驶稳定区域求解180
11.3面向控制策略的驾驶稳定区域求解验证183
11.3.1CarSim整车模型183
11.3.2联合仿真结构185
11.3.3面向控制策略的驾驶稳定区域验证186
第二篇交通运行建模与仿真195
第12章绪论195
12.1背景195
12.2研究现状分析196
12.2.1公路线形安全性评价的研究196
12.2.2道路交叉口状态感知及配时优化研究201
12.2.3道路路段交通流状态识别与预测研究210
12.2.4研究趋势分析214
12.3本篇的研究内容215
第13章面向公路线形安全性评价的人-车-路系统模型216
13.1汽车系统模型216
13.1.1三自由度汽车系统模型216
13.1.2轮胎模型217
13.2驾驶人方向及速度控制模型218
13.2.1驾驶人最优预瞄曲率模型218
13.2.2真实道路输入下的驾驶人模型220
13.3公路平面线形模型220
13.4人-车-路系统动力学模型221
13.4.1模型的建立221
13.4.2模
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| 內容試閱：
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本书以汽车系统动力学分析与建模仿真，以及交通运行建模与仿真为主题，旨在探讨汽车与交通领域中的重要问题，并介绍相关的建模与仿真方法。
在现代社会中，汽车与交通运行是人们生活中不可或缺的一部分。对于汽车制造商与交通管理者而言，了解汽车系统的动力学特性、分析驾驶稳定性，以及预测交通运行状态等议题至关重要。而对于研究者和实践者来说，通过建立准确的模型并进行仿真，可以更好地理解和解决相关问题。
本书分为两篇，每篇集中探讨不同的内容，旨在向读者提供全面的知识与技术支持。
第一篇“汽车系统动力学分析与建模仿真”着重介绍了汽车系统的动力学特性和建模仿真方法。本书从引入驱动的汽车动力学模型开始，深入研究了汽车系统动力学平衡点的求解、分岔特征的确认，以及汽车驱动转向分岔的耦合特征分析等问题。此外，本书还讨论了驾驶稳定区域的求解方法，并引入制动建立了更为复杂的汽车模型。在探索不同操纵稳定性模型的动力学特征后，针对控制策略进行了驾驶稳定区域的分析。
第二篇“交通运行建模与仿真”主要专注于交通运行的建模和仿真。首先，介绍了人-车-路系统模型，并重点分析其对公路线形安全性评价的影响。随后，探讨了低等级公路弯坡路段动力学设计模型的建立，以及相应的设计指标分析。在此基础上，深入研究了交叉口运行状态感知、交通参数预测，以及自适应配时优化方法。此外，还关注路网浮动车数据的采集与处理分析，并介绍了基于张量分解和密度峰值优化算法。
本书第1章～第15章由东北林业大学王宪彬撰写，第16章第1节～第3节、第20章～第22章由东北林业大学高远撰写，第16章第4节～第5节、第17章～第19章由东北林业大学陈德启撰写。
本书的目标读者包括从事汽车工程、交通工程、交通规划与管理，以及仿真领域研究的专业人士和学生。我们希望这本书能够为读者提供一个系统而全面的指南，帮助读者掌握汽车与交通运行仿真的关键原理和方法。
最后，要感谢所有为这本书的出版做出贡献的人员，你们的辛勤工作使得这本书得以完成。同时，也希望读者能够通过阅读这本书，深化对汽车与交通运行仿真领域的理解，为未来的研究和实践奠定坚实的基础。
由于作者水平有限，书中难免存在不妥之处，敬请读者批评指教。
作者
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