機車操縱性之研究

Abstract

機車動態行為可分為操縱性和穩定性, 本文著重在機車操縱性的行為, 因此重點在於 機車的側方向或操縱自由度的側邊運動, 繞垂直軸的擺動運動 (yaw rotation),以及 繞水平軸的滾動旋轉(rolling rotation)。 機車操縱性的定義是在騎士的意識控制下操縱機車及變化姿勢時, 機車動態反應和人 為意願相配合的程度。亦即人車一體的整體系統對周遭環境的反應良窳。不僅騎士的 姿勢, 機車本體的構造諸如懸吊系統、輪距、拖曳距、前傾角等均對操縱性有絕對的 影響。鑑於現代生活交通工具一向對機車依賴很深, 而又相關於騎士的安全, 因此 , 機車操縱性的重要性是不容忽視的。 首先建立廣義坐標系統, 描述機車位置及方位。以三次元的多體動力學的方法建立一 個含有十二個自由度的數學模式, 以矩陣拘束方程式表示機車的運動學和動力學模式 及利用虛功原理推導系統廣義力, 而以向量表示懸吊系統, 並定義與計算輪胎瞬時的 三個方向的力和力矩。利用傳統的數值方法解牛頓一尤拉運動方程式, 此方程式包含 一些參數: 例如機車的慣性, 輪胎模式和避震器的特性, 這些參數取自工研究所發展 的80C.C.水冷式引擎機車。藉由控制方法模擬機車繞軌跡前進的運動狀況。以模擬結 果來討論機車操縱性之特性。 本研究利用模糊控制 (fuzzy control)表現出騎士的思維和判斷。藉由控制模式將人 的智慧轉換成自動控制系統, 以自動控制系統描述騎士的控制行為, 並設計控制法則 和建立控制器每個輸入及輸出變數的會員函數。