基于simulink的線性二自由度汽車模型穩(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模型穩(wěn)態(tài)響應(yīng)由度汽車模型穩(wěn)態(tài)響應(yīng)1.項目背景進行控制器的設(shè)計以及驗證控制器是否正確的必要前提在于建立一個正確且可靠的整車數(shù)學(xué)模型。如果能夠建立同實際車輛更加接近的整車虛擬樣機模型就能更好的反映車輛響應(yīng)特性以及控制效果。因此本實驗將會在一定的假設(shè)條件之下基于汽車理論以及牛頓力學(xué)在MATLABSimulink的環(huán)境下將整車動力學(xué)數(shù)學(xué)模型建立出來，在此基礎(chǔ)上求前輪角輸入下的響

2、應(yīng)曲線。2.二自由度車輛模型如果要準確的對車輛的動力學(xué)狀態(tài)進行描述，則需要知道車輛的上百個參數(shù)，譬如輪胎半徑、前后輪的側(cè)偏剛度等，但這當中有許多的參數(shù)是不變的，而有些卻在車輛的行駛過程中會不斷地發(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得的。而且，車輛的動力學(xué)狀態(tài)也受到外部的行駛環(huán)境的影響，譬如汽車和空氣的相對運動所產(chǎn)生的空氣阻力、地面坡度所產(chǎn)生的道路的阻力等都會對汽車的狀態(tài)有明顯的影響，然而這些力的大小方向都

3、會實時發(fā)生變化，就算根據(jù)相關(guān)的經(jīng)驗公式也只能得到它們的估計值，不容易被直接地測出。除此之外，汽車的許多參數(shù)相互之間都存在耦合關(guān)系，某一個參數(shù)的改變也可能會導(dǎo)致其它的參數(shù)改變，譬如汽車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)系并不能夠用準確的數(shù)學(xué)公式來表達，這會使得所創(chuàng)建的數(shù)學(xué)模型的精度受到嚴重的影響。顯而易見，如果要建立一個能精確地描述汽車的運動狀態(tài)的車輛數(shù)學(xué)模型很明顯是不太可能的。

4、本實驗根據(jù)實際情況的需要進行適當?shù)睾喕蟀讯嘧杂啥鹊恼嚹Ｐ秃喕蔀槎杂啥溶囕v動力學(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，認為汽車的車廂只作平行于地面的平面運動，汽車只有沿著y軸的側(cè)向運動以及繞著z軸的橫擺運動。在建立運動微分方程的時候還假設(shè)：不考慮地面切向力對輪胎側(cè)偏特性的影響，也忽略左右車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它是一個有前后兩個有側(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，可以得到汽車絕對加速度在坐標系的ox軸上的分量。同理可得，汽車絕對加速度在坐標系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分別為地面對前、后輪的側(cè)偏力。因為δ比較小，上式可簡化為

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運動參數(shù)的關(guān)系式如下12rrYawbFkkuu??????????????????????12rrzabMakbkuu???????????????