基于simulink的線性二自由度汽車(chē)模型穩(wěn)態(tài)響應(yīng)

1、基于基于simulinksimulink的線性二自的線性二自由度汽車(chē)模型穩(wěn)態(tài)響應(yīng)由度汽車(chē)模型穩(wěn)態(tài)響應(yīng)1.項(xiàng)目背景進(jìn)行控制器的設(shè)計(jì)以及驗(yàn)證控制器是否正確的必要前提在于建立一個(gè)正確且可靠的整車(chē)數(shù)學(xué)模型。如果能夠建立同實(shí)際車(chē)輛更加接近的整車(chē)虛擬樣機(jī)模型就能更好的反映車(chē)輛響應(yīng)特性以及控制效果。因此本實(shí)驗(yàn)將會(huì)在一定的假設(shè)條件之下基于汽車(chē)?yán)碚撘约芭ｎD力學(xué)在MATLABSimulink的環(huán)境下將整車(chē)動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型建立出來(lái)，在此基礎(chǔ)上求前輪角輸入下的響

2、應(yīng)曲線。2.二自由度車(chē)輛模型如果要準(zhǔn)確的對(duì)車(chē)輛的動(dòng)力學(xué)狀態(tài)進(jìn)行描述，則需要知道車(chē)輛的上百個(gè)參數(shù)，譬如輪胎半徑、前后輪的側(cè)偏剛度等，但這當(dāng)中有許多的參數(shù)是不變的，而有些卻在車(chē)輛的行駛過(guò)程中會(huì)不斷地發(fā)生變化，我們難以知道所有的參數(shù)的精確值，有些參數(shù)甚至于是不可以被測(cè)得的。而且，車(chē)輛的動(dòng)力學(xué)狀態(tài)也受到外部的行駛環(huán)境的影響，譬如汽車(chē)和空氣的相對(duì)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的空氣阻力、地面坡度所產(chǎn)生的道路的阻力等都會(huì)對(duì)汽車(chē)的狀態(tài)有明顯的影響，然而這些力的大小方向都

3、會(huì)實(shí)時(shí)發(fā)生變化，就算根據(jù)相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)公式也只能得到它們的估計(jì)值，不容易被直接地測(cè)出。除此之外，汽車(chē)的許多參數(shù)相互之間都存在耦合關(guān)系，某一個(gè)參數(shù)的改變也可能會(huì)導(dǎo)致其它的參數(shù)改變，譬如汽車(chē)橫向速度以及縱向速度間的耦合關(guān)系、非線性的輪胎橫向力和縱向力間的耦合關(guān)系。有的參數(shù)之間的耦合關(guān)系并不能夠用準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)公式來(lái)表達(dá)，這會(huì)使得所創(chuàng)建的數(shù)學(xué)模型的精度受到嚴(yán)重的影響。顯而易見(jiàn)，如果要建立一個(gè)能精確地描述汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的車(chē)輛數(shù)學(xué)模型很明顯是不太可能的。

4、本實(shí)驗(yàn)根據(jù)實(shí)際情況的需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)睾?jiǎn)化后把多自由度的整車(chē)模型簡(jiǎn)化成為二自由度車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模型。在分析中，直接以前輪轉(zhuǎn)角作為輸入而忽略了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的影響；也忽略了懸架的作用，認(rèn)為汽車(chē)的車(chē)廂只作平行于地面的平面運(yùn)動(dòng)，汽車(chē)只有沿著y軸的側(cè)向運(yùn)動(dòng)以及繞著z軸的橫擺運(yùn)動(dòng)。在建立運(yùn)動(dòng)微分方程的時(shí)候還假設(shè)：不考慮地面切向力對(duì)輪胎側(cè)偏特性的影響，也忽略左右車(chē)輪的輪胎由于載荷變化而引起的輪胎特性的變化以及輪胎回正力矩的作用。如下圖1它是一個(gè)有前后兩個(gè)有側(cè)向彈

5、性的輪胎支承于地面、具有側(cè)向及橫擺uv????除以t?并取極限，可以得到汽車(chē)絕對(duì)加速度在坐標(biāo)系的ox軸上的分量。同理可得，汽車(chē)絕對(duì)加速度在坐標(biāo)系Oy軸上的分量為ax?dudt?vd?dt?dudt?v?ray?dudt?u?r二自由度的汽車(chē)所受的外力沿Oy方向的合力以及繞質(zhì)心的力矩和為12cosYYYFFF????12coszYYMaFbF????上式中，δ為前輪轉(zhuǎn)角FY1、FY2分別為地面對(duì)前、后輪的側(cè)偏力。因?yàn)棣谋容^小，上式可簡(jiǎn)化為

6、1122YFkk?????1122zMakbk?????上式中，α1、α2分別為前、后輪的側(cè)偏角。vu??rrvaauu????????上式中，?為質(zhì)心側(cè)偏角；為u1與x軸的夾角。?由此可得，前后輪側(cè)偏角為??1rau????????????2rrvbbuu????????而外力外力矩和汽車(chē)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的關(guān)系式如下12rrYawbFkkuu??????????????????????12rrzabMakbkuu???????????????