劉才山教授等:自行車動力學建模及穩定性分析研究綜述

2020-12-24 澎湃新聞

劉才山教授等:自行車動力學建模及穩定性分析研究綜述

2020-07-23 16:45 來源:澎湃新聞·澎湃號·政務

力學學報 2020, Vol. 52 Issue (4): 917-927 doi:10.6052/0459-1879-20-077

多體系統動力學與分析動力學專題

題目:自行車動力學建模及穩定性分析研究綜述

作者:王囡囡,熊佳銘,劉才山

作者單位:北京大學工學院

摘要:自行車發明於兩個多世紀前。這一看似古老的交通工具在為人們提供出行便利的同時,其獨特的運動特性及動力學性質也吸引了來自數學、物理及力學等多個學科相關學者的興趣。大體上,自行車可以描述為具有 7 個自由度和 4 個非完整約束的多剛體系統. 但由於前後車輪之間複雜的運動耦合關係,使得自行車的約束方程和動力學模型變得異常複雜, 導致對自行車的穩定性存在一些模糊認識。本文針對經典的 Carvallo-Whipple 自行車構型,系統回顧了歷史上自行車動力學研究中的相關問題,這些問題包括:(1) 自行車在複雜曲面上的幾何約束和非完整約束的數學描述;(2) 自行車系統內在的對稱性及守恆量;(3) 自行車動力學的各類建模方法; (4) 自行車運動的相對平衡點及穩定性分析,包括水平面上的勻速直線運動及旋轉對稱曲面上的勻速圓周運動;(5) 影響自行車自穩定性的結構參數等。本文最後對自行車動力學實驗和控制方面的研究工作進行了回顧,並對自行車今後的研究給出了展望。

原標題:《劉才山教授等:自行車動力學建模及穩定性分析研究綜述》

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