自動車の運動と制御 車両運動力学の理論形成と応用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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出版社： 東京電機大学出版局

ISBN：9784501419202

商品编码：19869685

《动态之路：现代车辆工程的基石》 一、 导论：车辆运动的艺术与科学 在现代社会，汽车已不仅仅是一种交通工具，它更是人类探索世界、连接情感、驱动经济的重要载体。从早期简陋的马车替代品，到如今集尖端科技于一身的智能移动平台，车辆的演进是一部波澜壮阔的技术发展史。而在这部历史的背后，隐藏着一门深邃而迷人的学科——车辆动力学。它研究的是车辆如何在复杂的外部环境中，如何通过精密的内部控制系统，实现稳定、安全、高效的运动。 本书《动态之路：现代车辆工程的基石》并非聚焦于某一本具体的著作，而是以一种更为宏观的视角，深入探讨了车辆运动和控制的普遍原理、核心理论以及它们在实际工程中的广泛应用。它旨在揭示车辆运动背后的物理规律，剖析控制系统的设计哲学，并勾勒出未来车辆发展的重要方向。本书将带领读者跨越理论的边界，触摸工程实践的脉搏，理解那些看似平常却至关重要的车辆行为。 二、 车辆运动的奥秘：从牛顿定律到复杂动力学模型 车辆的运动，归根结底是物体在力的作用下遵循物理学定律的体现。本书将从最基本的物理原理出发，为读者建立对车辆运动的直观认识。 静力学与动力学基础： 首先，我们将回顾牛顿运动定律，这是理解任何机械运动的基石。从力的分解与合成，到惯性、动量和能量的概念，我们将建立起一套严谨的分析框架。对于车辆而言，这些基础概念直接关联到轮胎与地面的摩擦力、空气阻力、重力以及车辆自身结构的应力分布。 轮胎与路面相互作用： 轮胎是车辆与地面唯一的接触点，其性能直接决定了车辆的加速、制动、转向能力以及行驶的平顺性。本书将深入剖析轮胎模型，从简单的滑动模型到更复杂的摩擦圆模型，理解轮胎在不同工况下的受力特性、滑移率对抓地力的影响，以及由此产生的纵向力和侧向力。这将是理解车辆动力学一切分析的起点。 车辆的自由度与运动模式： 一辆车辆并非是一个刚性整体，它拥有多种自由度，可以进行纵向（前进/后退）、横向（侧滑/横摆）和垂向（悬架运动）的运动。本书将重点分析车辆在平坦路面上的典型运动模式，包括： 直线行驶： 稳定性和方向保持的分析，包括对质心运动和角运动的理解。 转向运动： 车辆在转向时的侧滑角、横摆角速度和轨迹偏离的产生机制。我们将引入“稳定转向”、“中性转向”和“不稳转向”等关键概念，并分析它们的发生条件，例如转弯半径、车速和轮胎侧向力。 制动与加速： 车辆在制动和加速过程中，轮胎纵向力的分配，以及对车辆稳定性的影响。我们将探讨如何通过合理的制动/加速策略来避免车辆失控。 悬架系统的作用： 尽管本书不侧重于悬架设计的细节，但会强调悬架系统在隔离路面颠簸、维持轮胎接地、控制车身姿态等方面对整体车辆动力学性能的关键作用。 线性与非线性动力学模型： 为了便于分析，车辆动力学通常会建立数学模型。本书将介绍从简单的低阶线性模型（如二自由度转向模型）到更复杂的非线性多自由度模型。我们将讨论不同模型的适用范围、各自的优缺点，以及如何根据工程需求选择合适的模型。通过这些模型，我们可以预测车辆在各种工况下的响应，并为控制系统的设计提供理论依据。 三、 车辆控制的艺术：从机械反馈到智能决策 车辆运动的稳定性和安全性，离不开精密的控制系统。从简单的方向盘操作，到如今高度集成的电子控制单元，车辆控制技术经历了翻天覆地的变化。 基础控制理论回顾： 本书将简要回顾PID（比例-积分-微分）控制器等经典控制理论，理解其基本原理和在车辆控制中的应用。例如，巡航控制系统中的速度调节，就是PID控制的典型应用。 主动安全系统的驱动： 现代车辆配备了众多主动安全系统，这些系统正是车辆控制理论在实践中的重要体现。 防抱死制动系统（ABS）： ABS通过对车轮转速的实时监测和控制，防止车轮在制动时抱死，从而保持转向能力和缩短制动距离。本书将探讨ABS的工作原理，包括传感器、控制器和液压执行器的协同作用，以及其对车辆制动稳定性的贡献。 电子稳定程序（ESP）： ESP（或称ESC、VSC）是车辆主动安全的核心技术之一。它通过监测车辆的实际行驶状态（如横摆角速度、转向角）与期望状态之间的差异，主动干预发动机输出或刹车系统，以纠正车辆的失控趋势。本书将深入分析ESP如何利用车辆动力学模型，通过差速制动等手段，精确控制车辆的运动轨迹。 牵引力控制系统（TCS）： TCS在车辆加速时，防止驱动轮打滑，提高牵引力，尤其在湿滑路面上作用显著。本书将介绍TCS如何通过监测驱动轮和非驱动轮的转速差异，并相应地调整发动机扭矩或施加制动。 转向控制技术： 除了传统的液压助力转向（HPS），电动助力转向（EPS）以及主动转向系统（Active Steering）已成为主流。本书将探讨这些转向技术如何实现更精确、更灵活的转向控制，例如： EPS的优势： 更节能，更易于集成驾驶辅助功能。 主动转向： 通过改变转向比，在低速时提供轻便的转向，高速时提供稳定的转向，以及在ESP介入时辅助修正车辆姿态。 先进的车辆控制策略： 随着自动驾驶技术的发展，车辆控制正向更高级的层次迈进。 模型预测控制（MPC）： 这种先进的控制方法能够考虑车辆未来的运动轨迹和约束条件，从而做出更优的控制决策。本书将介绍MPC的基本思想及其在轨迹跟踪、避障等场景中的应用潜力。 车辆动力学与电子控制单元（ECU）的集成： 现代车辆的ECU是一个高度集成的计算平台，它收集来自各种传感器的数据，运行复杂的控制算法，并实时地控制车辆的各个执行部件。本书将强调车辆动力学理论与ECU硬件和软件的紧密结合，是实现高效、安全车辆运动的关键。 四、 理论与实践的桥梁：车辆工程中的应用 车辆动力学和控制理论并非只是实验室里的抽象概念，它们是支撑现代车辆设计、研发和性能优化的核心工具。 车辆设计与性能评估： 在车辆开发初期，车辆动力学模型被用于预测和评估车辆的各项性能指标，如操控稳定性、行驶平顺性、制动性能等。这有助于在虚拟环境中进行大量的设计迭代，降低实车测试的成本和风险。 驾驶员行为与人机交互： 车辆的动态性能直接影响着驾驶员的驾驶感受和操作意图。本书将探讨如何通过车辆动力学设计，优化驾驶员的操控反馈，提升驾驶的舒适性和安全性。例如，转向力度、油门响应的调校，都与车辆动力学息息相关。 轮胎与底盘系统的协同优化： 轮胎、悬架、转向系统、制动系统等底盘关键部件的性能相互影响，协同工作。车辆动力学分析能够帮助工程师理解这些部件之间的耦合关系，实现整体性能的最优化。 主动与被动安全技术的融合： 现代车辆的安全设计，是将主动安全（通过控制系统干预）和被动安全（通过车身结构吸能）有机结合的产物。车辆动力学在主动安全方面发挥着核心作用，而对碰撞安全性的理解，也需要动力学模型的支持。 自动驾驶与未来车辆： 随着自动驾驶技术的飞速发展，对车辆精确、可靠的运动控制提出了更高的要求。车辆动力学将是实现高等级自动驾驶（如L4/L5）不可或缺的基础理论。本书将展望自动驾驶技术如何进一步融合先进的车辆动力学和控制理论，实现更安全、更便捷的未来出行。 五、 结语：永不止步的动态探索 《动态之路：现代车辆工程的基石》所探讨的车辆运动与控制，是一个充满活力和不断发展的领域。从最基础的物理原理，到最前沿的智能控制算法，再到广泛的工程应用，每一个环节都凝聚着智慧与创新。本书旨在为读者构建一个清晰的知识体系，理解车辆如何在动态的世界中稳定前行。 对于工程师而言，深入理解车辆的动力学特性，是设计出高性能、高安全性车辆的前提；对于研究人员而言，不断探索新的控制策略和建模方法，是推动车辆技术进步的动力；而对于普通读者而言，了解车辆运动的背后原理，也能让你对每一次的出行有更深层次的认识。 车辆的动态之路，是一条探索未知、追求卓越的道路，这条道路上的每一个进步，都在为人类的出行方式带来革命性的改变。本书希望能够点燃你对这一领域的好奇心，激发你进一步探索的兴趣，共同见证车辆工程的辉煌未来。

评分☆☆☆☆☆

这本《自動車の運動と制御 車両運動力学の理論形成と応用》绝对是我近期阅读中最令人惊喜的一本！作为一名对汽车工程充满热情但并非科班出身的爱好者，我一直对车辆是如何在弯道中保持稳定、如何实现精准转向，以及各种主动安全系统背后隐藏的物理原理感到好奇。过去我尝试过阅读一些零散的科普文章，但总觉得碎片化，缺乏系统性。这本书的出现，简直就像为我点亮了一盏明灯。它没有一开始就抛出晦涩难懂的数学公式，而是循序渐进地从最基本的车辆动力学概念讲起，例如轮胎的附着力、转向的几何学原理、质心偏移对车辆行为的影响等等。我尤其喜欢它对于“车辆运动学”和“车辆动力学”之间区别的解释，这让我茅塞顿开，理解了为何不同的分析方法会导向不同的结论。书中穿插的大量图示和实际案例，更是将抽象的理论具象化，让我能够直观地理解那些原本可能令人生畏的公式。我特别被书中关于“车辆极限操控”的章节所吸引，作者用生动的语言描述了赛车手是如何在物理定律的边缘进行极限操作的，读来既惊险刺激，又充满敬意。这本书不仅让我学到了知识，更激发了我对汽车工程更深层次的探索欲望，感觉自己的汽车知识体系一下子变得完整和扎实了许多。

评分☆☆☆☆☆

《自動車の運動と制御 車両運動力学の理論形成と応用》这本书，在我看来，是一次跨越学科界限的探索。它将机械工程、控制工程、甚至一些应用数学的知识融会贯通，构建了一个关于车辆运动的宏大理论体系。我非常赞赏作者在理论推导和实际应用之间的平衡。书中对于如何根据车辆的物理模型，设计出高效的控制算法，从而实现精准的制动、加速和转向控制，进行了深入的探讨。例如，对于ABS（防抱死制动系统）的工作原理，书中从液压控制的细节到整车动力学的响应，都进行了详细的分析。此外，书中还提及了一些更高级的控制策略，比如模糊控制、神经网络控制在车辆动力学中的应用，这让我对未来智能汽车的控制技术有了更直观的认识。虽然有些章节的数学推导对我而言略显挑战，但书中提供的详尽的参考文献和注释，为我进一步深入学习提供了宝贵的线索。这本书不仅是理解现有汽车技术的基石，更是展望未来汽车发展方向的窗口。

评分☆☆☆☆☆

这本书《自動車の運動と制御 車両運動力学の理論形成と応用》，更像是对一门古老而又充满活力的学科的一次全面梳理和深度挖掘。它不仅仅是关于“汽车如何运动”，更是关于“我们是如何理解并驾驭这种运动”的哲学与科学的结合。作者在书中构建了一个从宏观到微观，从理论到实践的完整脉络。我尤其对书中关于“车辆运动的经典模型”与“现代车辆控制理论”之间联系的阐述感到着迷。它详细介绍了如何从最基本的物理定律出发，逐步构建起能够描述车辆复杂运动的数学模型，并在此基础上，发展出各种先进的控制策略。书中关于“车辆动力学参数辨识”的章节，让我明白了为何现实世界中的车辆参数会与理想模型有所偏差，以及如何通过实验手段来精确测量这些参数。这对于车辆的仿真和性能优化至关重要。此外，书中还对车辆在不同路面条件下的运动行为进行了深入分析，比如湿滑路面、冰雪路面等，以及如何通过控制系统来应对这些挑战。这本书的价值在于，它不仅提供了丰富的理论知识，更启发了我们对车辆运动规律的深刻思考。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我拿到《自動車の運動と制御 車両運動力学の理論形成と応用》这本书时，抱着的是一种“试试看”的心态。毕竟，我对车辆的理解大多停留在“开得好”的层面，对于其背后的科学原理并不十分了解。然而，这本书的叙述方式却让我眼前一亮。它并没有直接跳入枯燥的公式和理论，而是从一个非常贴近生活的角度切入——比如，我们为什么在过弯时会感到离心力，为什么不同的车速会影响转向的灵敏度。这些日常的体验被作者巧妙地转化为对车辆运动学基本概念的引入。我特别喜欢书中关于“轮胎特性”的章节，作者用非常生动的比喻解释了轮胎的抓地力如何受到多种因素的影响，以及在不同工况下的变化。这让我对轮胎在车辆安全和操控中的核心作用有了全新的认识。此外，书中关于“车辆稳定性”的讨论，也让我明白了ESP（电子稳定程序）等主动安全系统是如何通过监测车辆的偏航率和侧向加速度，并及时进行制动干预来挽救失控的车辆。这本书的优点在于，它能够让一个普通读者在不感到被数学淹没的前提下，逐渐建立起对车辆运动和控制的完整认知。

评分☆☆☆☆☆

《自動車の運動と制御 車両運動力学の理論形成と応用》这本书，在我看来，更像是一部严谨的学术论文集，而非一本轻松的读物。它深入探讨了车辆运动力学的理论基础，从牛顿力学到拉格朗日方程，再到各种控制理论在车辆中的应用，其深度和广度都令人印象深刻。对于有志于在汽车工程领域深造的学生或研究人员来说，这本书无疑是一部不可或缺的参考资料。书中关于“车辆动力学模型的建立”以及“模型参数辨识”的章节，对于理解车辆行为的数学描述提供了坚实的基础。作者对于各种非线性动力学现象的分析，例如转向不足和转向过度，以及如何通过主动控制系统来抑制这些现象，都进行了细致的推导和阐述。我注意到书中还涉及到了一些前沿的研究方向，比如自动驾驶车辆的路径规划和轨迹跟踪控制，这表明该书紧跟时代步伐，并非一本过时的教材。虽然阅读过程中需要一定的数学功底和物理学知识，但每一次克服困难后的豁然开朗，都带来了巨大的成就感。这本书不仅仅是关于“如何让汽车跑得更快”，更是关于“汽车是如何在物理定律的框架下精确地运动和被控制”的深刻剖析。