线性二自由度汽车操纵稳定性MATLABsimulink研究最新带音乐解析

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基于Matlab汽车操纵稳定性仿真方法的研究

基于Matlab汽车操纵稳定性仿真方法的研究

入 的仿真 分析 工作 。分 析结 果显 示 , 三 种 方法均 能准
确 的分 析 出线性 二 自由度 车辆 模 型 在 不 同车 速 的 稳 定性 变化 趋 势 , 并且仿 真分 析 结果具 有 良好 的一致 性 。
另 一方面 ,三种 方法 可根 据 需要 单独 用于 仿真 系统 , 也 可综合 应用 于 复杂 的系统 仿 真 。 本 文 为汽车 操纵 稳
要 通 过 转 向盘 的 角输 入 或 者 力 输 入 的 响应 研 究 L 3 J 。 本 文 采用 线 性 二 自由度 车 辆模 型 前 轮 转 角 阶跃 输 入 的仿 真 形 式 ,分 别运 用 子 系 统模 型框 图、状 态 空 间 模 型 框 图 与 MA T L AB F c n函数 模 型框 图三 种 方法 ,
其 中,
为汽 车 质量 , 为 前 轮转 角 , 为汽
第 3期
梁 长飞
等 :基 于 M a t l a b汽 车 操 纵 稳 定 性 仿 真 方 法 的 研 究
1 7
为 了清 晰 的对 比观 察 三种 方 法 的 仿真 结 果 ,列
随 时 间变 化 的 响应 值 ,如表 l和表 2 。
车绕 z轴 的转 动惯 量 , 为 横摆 角速 度 , 为 质心 侧偏角 , k 。 , 为 前 后 轮侧 偏 刚度 , v 为汽 车行 驶
速度 。 因为 : t a n , 而 的值 很 小 , 所 以取 :“ 。
汽 车在 平 直 路面 匀 速 行驶 时 的操 纵稳 定 性 ,主
方 向 的侧 向运 动 和 绕 质心 的横摆 运 动 列 出 以下方 程
为:
图 1 线性 二 自由度车辆 模型
1 I k l ( + 丝 ) + ( 一 . b a r ) : ( + “ ) I a k I l + 一 一 b k 2 ( l f b o o ) 匆

基于MATLABSimulink的车辆转向稳定性的仿真研究

基于MATLABSimulink的车辆转向稳定性的仿真研究

10.16638/ki.1671-7988.2021.03.010基于MATLAB/Simulink的车辆转向稳定性的仿真研究马园杰,周旭(湖北汽车工业学院机械工程学院,湖北十堰442000)摘要:汽车的操纵稳定性是衡量汽车安全性最基本的指标之一,影响汽车行驶稳定性的基本因素主要有横摆角速度与质心侧偏角,将汽车简化为二自由度模型,建立关于横摆角速度与质心侧偏角的转向微分方程。

基于MA TLAB/Simulink软件建立仿真模型,对前轮转向与四轮转向典型的二自由度汽车模型进行仿真分析。

对比两轮转向和四轮转向的稳定性。

且四轮转向采用线控转向,将线控转向系统与四轮转向系统的优点结合起来,观察采用线控对汽车稳定性的影响。

关键词:二轮转向;四轮转向;横摆角速度;质心侧偏角中图分类号:TP391.9;U463.41 文献标示码:A 文章编号:1671-7988(2021)03-34-03 Simulation Research on Vehicle steering stability based on MATLAB/SimulinkMa Yuanjie, Zhou Xu(Department of Mechanical Engineering, Hubei University of Automotive Technology, Hubei Shiyan 442000)Abstract:Vehicle handing stability is the index to measure automobile safety. Yaw velocity and side slip angle are the basic factors that affect the vehicle handing stability. Simplify the car to two degree of freedom model. This paper establi -shed the differential equations of Yaw velocity and side slip angle. Using the MA TLAB/Simulinl to create the simulation model and analyze the stability of Vehicle steering system. Combine the advantage of the wire steering system with four wheel steering , Observe its effect on stability.Keywords: Two wheel steering; Four wheel steering; Yaw velocity; Side slip angleCLC NO.: TP391.9; U463.41 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2021)03-34-03前言随着人们对现代汽车安全性及操纵稳定性的关注,汽车行驶稳定性越来越成为人们备受关注的焦点。

基于Simulink的车辆两自由度操纵稳定性模型

基于Simulink的车辆两自由度操纵稳定性模型

基于Simulink的车辆两自由度操纵稳定性模型汽车操纵稳定性是汽车高速安全行驶的生命线,是汽车主动安全性的重要因素之一;汽车操纵稳定性一直汽车整车性能研究领域的重要课题。

本文采用MATLAB仿真建立了汽车二自由度动力学模型,通过仿真分析了不同车速、不同质量和不同侧偏刚度对汽车操纵稳定性的影响。

研究表明,降低汽车行驶速度,增加前后轮侧偏刚度和减小汽车质量可以减小质心侧偏角,使固有圆频率增加降低行驶车速还可以使阻尼比增加,超调量及稳定时间减少。

车辆操纵稳定性评价主要有客观评价和主观评价俩种方法。

客观评价是通过标准实验得到汽车状态量,再计算汽车操纵稳定性的评价指标,这可通过实车实验和模拟仿真完成,在车辆开发初期可通过车辆动力仿真进行车辆操纵稳定性研究。

1.二自由度汽车模型为了便于掌握操纵稳定性的基本特性,对汽车简化为线性二自由度的汽车模型,忽略转向系统的影响,直接一前轮转角作为输入;忽略悬架的作用,认为汽车车厢只作用于地面的平面运动。

2.运动学分析分析时,令车辆坐标系原点与汽车质心重合。

首先确定汽车质心的(绝对)加速度在车辆坐标系中的分量。

确定汽车质心的(绝对)加速度在车辆坐标系的分量 和 。

Ox 与Oy 为车辆坐标系的纵轴与横轴。

质心速度 1与t 时刻在Ox 轴上的分量为u ,在Oy 轴上的分量为v 。

2.1 沿Ox 轴速度分量的变化为:由于汽车转向行驶时伴有平移和转动,在t+△t 时刻,车辆坐标系中质心速度的大小与方向均发生变化,而车辆坐标系中的纵轴和横轴亦发生变化,所以沿x 轴速度分量变化为:()cos ()sin cos cos sin sin u u u v v u u u v v θθθθθθ+∆∆--+∆∆=∆+∆∆---∆∆考虑到Δθ很小并忽略二阶微量,上式变成:Δu-v Δθ,除以Δt 并取极限,便是汽车质心绝对加速度在车辆坐标系Ox 和Oy 上的分量为:2.2 二自由度动力学方程因此我们可以得出两自由度的基本操纵模型的运动方程:由于假设侧片刚度在线性区域,所以F y = -K αα(公式2) 在单轨模型中,前轮的侧向速度为v f =v+ar后轮的侧向速度为v r =v-br当α很小的时候,可以认为tan α≈α 所以:() 1 r yf yrz r yf yrm v uw F F I w aF bF +=+⎧⎪⎨=-⎪⎩(公式) 3r r r f u bw u u aw u ααδ-⎧≈⎪⎪⎨+⎪≈-⎪⎩(公式)12121221212112()()()()()r rZ r r k k ak bk m v uw k v w u u ak bk a k b k I w ak v w u u k δδ+-⎧+=--⎪⎪⎨-+⎪=--⎪⎩其中k 为前轮侧偏刚度为后轮侧偏刚度将转向输入δ作为系统的输入放在方程右边,并以状态空间方程的形式来表示,则可得到系统的运动方程为:2.3 转化成标准的状态空间方程转化为标准的状态空间方程为:()121212211212()()00()()z r r k k ak bk mu u um v v k I w w ak ak bk a k b k u u δ+-⎛⎫+ ⎪⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎪+= ⎪⎪ ⎪ ⎪⎪-+⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎪⎝⎭11;;;r X AX BUv A P Q B P R X U w δ--=+⎛⎫=-=== ⎪⎝⎭其中输入矢量为()121222121211;()()()()010r z z z X AX BUY CX DU v X U w k k ak bk u mu muA ak bk a k b k I u I u k mBCD ak I δ=+=+⎛⎫== ⎪⎝⎭+-⎛⎫-+ ⎪⎪= ⎪-+ ⎪⎝⎭⎛⎫- ⎪⎪=== ⎪- ⎪⎝⎭其中M文件定义的参数值Simulink模型二自由度汽车Simulink模型横摆角速度阶跃响应2.4以状态方程建立的仿真图A=-inv(p)*QB=inv(p)*RC=[0 1];D=[0];得到的仿真结果如上图的阶跃响应结果一样,不再给出。

详细步骤MATLAB车辆两自由度操纵稳定性模型分析

详细步骤MATLAB车辆两自由度操纵稳定性模型分析

基于MATLAB的车辆两自由度操纵稳定性模型及分析汽车操纵稳定性是汽车高速安全行驶的生命线,是汽车主动安全性的重要因素之一;汽车操纵稳定性一直汽车整车性能研究领域的重要课题。

本文采用MATLAB仿真建立了汽车二自由度动力学模型,通过仿真分析了不同车速、不同质量和不同侧偏刚度对汽车操纵稳定性的影响。

研究表明,降低汽车行驶速度,增加前后轮侧偏刚度和减小汽车质量可以减小质心侧偏角,使固有圆频率增加降低行驶车速还可以使阻尼比增加,超调量及稳定时间减少。

车辆操纵稳定性评价主要有客观评价和主观评价俩种方法。

客观评价是通过标准实验得到汽车状态量,再计算汽车操纵稳定性的评价指标,这可通过实车实验和模拟仿真完成,在车辆开发初期可通过车辆动力仿真进行车辆操纵稳定性研究。

1二自由度汽车模为了便于掌握操纵稳定性的基本特性,对汽车简化为线性二自由度的汽车模型,忽略转向系统的影响,直接一前轮转角作为输入;忽略悬架的作用,认为汽车车厢只作用于地面的平面运动。

2 运动学分析确定汽车质心的(绝对)加速度在车辆坐标系的分量a a 和a a 。

Ox 与Oy 为车辆坐标系的纵轴与横轴。

质心速度a 1与t 时刻在Ox 轴上的分量为u ,在oy 轴上的分量为v 。

沿Ox 轴速度分量的变化为:()()cos sin cos cos sin sin u u u v v u u u v v θθθθθθ+∆∆--+∆∆=∆+∆∆---∆∆考虑到∆θ很小并忽略二阶微量,上式变成:除以∆t并取极限,便是汽车质心绝对加速度在车辆坐标系。

沿Ox 轴速度分量的变化为:u x r d d v u v dt dt a θω=-=-同理,汽车质心绝对加速度沿横轴oy 上的分量为:y rv u a ω=+二自由度动力学方程二自由度汽车受到的外力沿y 轴方向的合力与绕质心的力矩和为:1212cos a cos YY Y ZY Y b F F FM F Fδδ=+=-∑∑式中,a a 1,a a 2为地面对前后轮的侧向反作用力;δ为前轮转角。

教学课件:第六章-汽车的操纵稳定性

教学课件:第六章-汽车的操纵稳定性
实验结果
对比仿真结果与实验结果,验证仿真模型的准确性和 有效性,为优化设计提供依据。
06
总结与展望
本章总结
操纵稳定性定义
汽车的操纵稳定性是指驾驶员按照自己的意愿操纵汽车行驶方向和行驶状态的能力,同时 要求汽车能按驾驶员的意图保持稳定的行驶状态,且在行驶过程中具有良好的抗干扰能力 及自动回正能力。
教学课件:第六章-汽车 的操纵稳定性
• 引言 • 汽车操纵稳定性基础知识 • 汽车操纵稳定性分析方法 • 汽车操纵稳定性试验与评价 • 汽车操纵稳定性优化设计 • 总结与展望
01
引言
课程介绍
汽车操纵稳定性是汽车动力学的一个 重要研究方向,涉及到汽车行驶时的 操控性能和稳定性。
本章将介绍汽车操纵稳定性的基本概 念、研究方法以及相关实验,为后续 章节的学习打下基础。
线性二自由度汽车模型通过建立线性微分方程来描述汽车的动态行为,使得数学分 析变得相对简单。
线性二自由度汽车模型广泛应用于汽车操纵稳定性分析和控制系统的设计。
线性二自由度汽车的操纵稳定性分析
横摆运动分析
横摆运动是指汽车绕垂直于地面 的轴线的旋转运动,主要受到前 轮转角、侧向加速度和侧向风的 影响。
侧倾运动分析
影响操纵稳定性的因素
汽车的结构设计、悬挂系统、转向系统、轮胎等都会影响汽车的操纵稳定性。
操纵稳定性评价
通过一系列试验和评价指标来评价汽车的操纵稳定性,如蛇形试验、转向盘角阶跃试验、 稳态回转试验等。
下章预告
第七章内容概述
介绍汽车制动系统的基本组成和 工作原理,以及制动性能的评价 指标和试验方法。
重点与难点
汽车操纵稳定性评价标准
横摆角速度标准
根据不同车速和转向盘转 角下的横摆角速度值,制 定相应的评价 角下的侧向加速度值,制 定相应的评价标准。

基于simulink的线性二自由度汽车模型稳态响应

基于simulink的线性二自由度汽车模型稳态响应


awr bw r FY k 1 k2 u u
z
M
aw r a k1 bk2 u
bw r u
得到二自由度汽车的运动微分方程为
( k1 k 2 ) (1 / u )( ak1 bk 2 )w r k1 m( dv / dt uw r )
(ak1 bk 2 ) (1 / u )(a 2 k1 b 2 k 2 ) wr ak1 I z dw r / dt
式中,m 为整车质量; k1、k2 分别为前、后车轮的侧偏刚度;a、b 分别为前、 后轴到质心的距离; v 为侧向速度; u 为横向速度;质心侧偏角为β; δ为前轮转 角; ωr 为横摆角速度。
2.二自由度车辆模型
如果要准确的对车辆的动力学状态进行描述, 则需要知道车辆的上百个参数, 譬如轮胎半径、前后轮的侧偏刚度等,但这当中有许多的参数是不变的,而有些 却在车辆的行驶过程中会不断地发生变化,我们难以知道所有的参数的精确值, 有些参数甚至于是不可以被测得的。而且,车辆的动力学状态也受到外部的行驶 环境的影响, 譬如汽车和空气的相对运动所产生的空气阻力、地面坡度所产生的 道路的阻力等都会对汽车的状态有明显的影响, 然而这些力的大小方向都会实时 发生变化, 就算根据相关的经验公式也只能得到它们的估计值,不容易被直接地 测出。除此之外,汽车的许多参数相互之间都存在耦合关系,某一个参数的改变 也可能会导致其它的参数改变,譬如汽车横向速度以及纵向速度间的耦合关系、 非线性的轮胎横向力和纵向力间的耦合关系。 有的参数之间的耦合关系并不能够 用准确的数学公式来表达,这会使得所创建的数学模型的精度受到严重的影响。 显而易见, 如果要建立一个能精确地描述汽车的运动状态的车辆数学模型很明显 是不太可能的。 本实验根据实际情况的需要进行适当地简化后把多自由度的整车模型简化 成为二自由度车辆动力学模型。 在分析中,直接以前轮转角作为输入而忽略了转 向系统的影响; 也忽略了悬架的作用,认为汽车的车厢只作平行于地面的平面运 动, 汽车只有沿着 y 轴的侧向运动以及绕着 z 轴的横摆运动。在建立运动微分方 程的时候还假设: 不考虑地面切向力对轮胎侧偏特性的影响,也忽略左右车轮的 轮胎由于载荷变化而引起的轮胎特性的变化以及轮胎回正力矩的作用。如下图 1, 它是一个有前后两个有侧向弹性的轮胎支承于地面、 具有侧向及横摆运动的二自

汽车操纵稳定性仿真matlab

汽车操纵稳定性仿真matlab

汽车操纵稳定性仿真-matlab————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:西安理工大学研究生课程论文/研究报告课程名称:车辆系统动力学控制与仿真课程代号:任课教师:傅卫平论文/研究报告题目:汽车操纵稳定性仿真完成日期:2010 年8 月12 日学科:车辆工程学号:0908020287姓名:杨佳丽成绩:汽车操纵稳定性仿真摘要:仿真技术日益广泛地应用于汽车工程领域,操纵稳定性研究越来越多地使用成熟的计算机仿真理论和高性能仿真软件进行分析研究,与辅助设计手段结合可直接指导和参与汽车设计参数的分析、优化与改进。

本文在两自由度单轨操纵模型基础上,利用MA TLAB对汽车的操纵动力学进行建模、仿真,并以别克轿车和法拉利跑车为例进行性能对比分析,得出了对比图形和分析结果。

关键词:MATLAB 操纵动力学仿真Simulation of Handing Stability of Vehicle Based on Matlab Abstract:Simulation is widely used in vehicle puter simulation theory and high-performance simulation software is more and more used for analysis and research in the study of Handing stability .And it also conbined with CAD are used in car design,such as parameters of analysis,optimization and improvement. In this paper,we can carry out Handing Dynamics modeling and carry on simulation on the basis of two degrees of freedom handing dynamic model.Then take buick and ferrari performance cars for example for analysis and comparative,then obtained contrast graphics and analysis results.Key words:MATLAB Handing Dynamics modeling Simulation1 前轮转向车辆的操纵性能计算机模型汽车匀速行驶时,只有沿y 轴的侧向运动与绕z 轴的横摆运动两个自由度。

车辆操纵动力学稳定性分析

车辆操纵动力学稳定性分析

车辆操纵动力学摘要:汽车的前轮转角和横摆角速度是衡量汽车稳定性的两个重要指标。

汽车在行驶过程中,由于路况的各种不确定因素,驾驶员可能会采取紧急制动和转向的行为来避免交通事故。

在此过程中汽车的操纵稳定性会起到关键性的作用,因此对于汽车的稳定性的分析必不可少。

本文建立了汽车线性二自由度汽车模型,以前轮转角为输入,运用MATLAB进行时域分析。

对不同车型的在相同行驶速度、相同前轮转角下分析横摆角速度瞬态响应;在相同行驶速度下,在不同前轮转角输入下分析达到相同加速度的横摆角速度瞬态响应;随着车速增加,分析车辆瞬时转向响应与系统特征根之间的关系。

关键词:横摆角速度;前轮转角;特征根引言车辆稳定性控制是汽车主动安全领域研究的热点,已有的研究如以车辆横摆角速度、质心侧偏角、轮胎的滑移率、侧向加速度及这些变量联合作为控制变量的控制策略研究。

本文主要考虑车辆横摆角速度和前轮转角对车辆操纵稳定性的影响,进一步利用MATLAB得出状态空间矩阵的特征根变化趋势,了解车辆瞬时响应与其之间的关系。

1建立汽车数学模型假设汽车的驱动力不大,不考虑地面切向力对轮胎侧偏特性的影响,没有空气动力的作用,忽略左、右车轮轮胎由于载荷的变化而引起轮胎特性的变化以及轮胎回正力矩的作用。

汽车模型即可简化为线性二自由度模型,如图1。

图1 线性二自由度模型根据假设以及图1模型,二自由汽车收到的外力沿y轴方向的合力与绕质心的力矩和为:⎩⎨⎧-=∑+=∑2121cos cos Y Y Z Y Y Y bF aF M F F F δδ (1) 式中,FY1、FY2为地面对前后轮的侧向反作用力;δ为前轮转角;a 、b 分别为汽车前、后轮至质心的距离。

汽车前、后轮侧偏角与其运动参数有关,如图1所示,汽车前、后轴中点的速度u 1、u 2,侧偏角为α1、α2,质心的侧偏角为β,β=v/u 。

ξ是u 1与x 轴的夹角,其值为:uawu aw v r r +=+=βξ (2) 根据坐标系规定,由式(2)得,前、后轮侧偏角为:⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=-=-+=--=u bw u bw v uaw r r r βαδβξδα21)( (3) 考虑到δ角较小,前、后轮所受到的侧向力与相应的侧偏角成线性关系,则FY1、FY2为:⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⋅-=⋅=⋅-+=⋅=cru bw cr a FY cf uaw cf a F r r Y )(2)(211βδβ (4) 将公式(2)、(3)、(4)以及公式β=v/u 带入(1),消去α1、α2,得二自由度汽车运动微分方程为:⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+----=---+-=+δδr r r f r f r Z f r r f r aC w u C b C a v u bC aC w I C w ubC aC v u cr cf uw v m 22)( (5) 2 MATLAB 系统仿真本文采用MATLAB 对汽车的操纵稳定性进行仿真研究。

基于Simulink的虚拟测试技术在汽车操纵稳定性测试中的应用

基于Simulink的虚拟测试技术在汽车操纵稳定性测试中的应用

虚拟 测试 ( iu letV ) 术 是将反 映 测试 系统 与过 程特 征 的各 种 测试 信 息 ( 试 系统 信息 、 试 Vr a t , T 技 t s 测 测 对象信 息 、 测试传 感 信息 等 ) 用 V 虚 拟现 实 ) 术加 以主动 式 的表达 和处 理 , 由一 定 的硬 件 和软 件 应 R( 技 并
芯 片生 产 出来 之前 , 据产 品 的规格 和 要 求进 行 虚 拟 测试 IJ 根 2。通 过 软 件仿 真 分 析 系统 的性 能 、 料 的 材
动 态响 应特性 在 国外也 被称 作 V r a T s 。 iul et t :
MA L B是 M t Wok 公 司于 18 推出 的高性 能的数值计 算和可 视化数学 软件 , TA ah rs 92年 集数值 分析 、 阵 矩
用 输入设备 、 号模 块 。核 心模块包括 V ik模块 和 V ore模块 ; 信 R Sn R Suc 专用输入 设备包 括 Jyt k 操作 osc ( i
杆 )输入设 备和 aea D Cnrlr 间 鼠标 输 入 设 备 ; 号 模 块 包括 V l eodr( gl n3 ot l 空 l oe 信 RPa hle 占位 符 )和 V c R Sga Epne 信 号放大器 ) inl xadr( 。虚拟现实工 具箱可 以在 M T A A L B接 口和 Sm l k接 口2种环境 中运 行 , iui n 而
维普资讯
第1 6卷
第 3期
山 东交 通 学 院学 报
J OURNAL OF S HANDONG JAOTONG I UNI VERSTY I
V0 . 6 NO 3 1 1 . S p. 0 e 于 Sm l k的 虚 拟 测 试 技 术 在 i ui n 汽 车 操 纵 稳 定 性 测 试 中 的 应 用

基于线性二次型(LQ)控制的车辆稳定性控制系统(VSC)仿真

基于线性二次型(LQ)控制的车辆稳定性控制系统(VSC)仿真

4.2.2 前馈控制器设计 ............................................. 17 4.2.3 参考模型设计 ............................................... 17 4.2.4 反馈控制器设计 ............................................. 18 4.3 仿真控制系统建模 ................................................ 19 4.3.1 轮胎模型 ................................................... 20 4.3.2 车辆模型 ................................................... 21 4.3.3 控制模块 ................................................... 21 4.4 本章小结 ........................................................ 22 5 控制系统的 仿真与分析 .................................................. 23 5.1 车辆模型仿真 ..................................................... 23 5.2 控制系统的仿真 分析 ............................................... 24 5.2.1 反馈控制器的 权重系数 对控制效果的影响 ....................... 25 5.2.2 稳定性控制阶跃仿真分析 ..................................... 27 5.2.3 跟随特性正弦仿真分析 ....................................... 35 5.3 本章小结 ......................................................... 38 6 全文总结与 展望 ........................................................ 40 6.1 全文总结 ........................................................ 40 6.2 展望 ............................................................. 40 致 谢 ................................................................... 42 参考文献 ................................................................ 43

汽车理论教学课件汽车操纵稳定性线性二自由度汽车

汽车理论教学课件汽车操纵稳定性线性二自由度汽车

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第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应
二、前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应 —等速圆周行驶
1.稳态响应
稳态时ωr为定值 v 0
代入运动微分方程式得
r 0
ak11kkb22kuvu v u1u1aa1k2k1b2kb 2kr2kr1am 1k ur0
F Y k 1 a u r k2 b u r M Z a1 k a u r b2 k b u r
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第五章 汽车的操纵稳定性
第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输
入的响应
本节将首先建立线性二自由度汽车模型,在此基础 上,分析汽车的稳态响应特性、瞬态响应特性和频率响 应特性。
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第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应
一、线性二自由度汽车模型运动微分方程
思考:车辆坐标系中,汽车共有多少个自由度? 1.建模中假设
2.稳态响应的三种类型
当 0 时,由
1)中性转向
r
s

uL 1 Ku2
r u L s
u/R u
L
R L
R 与 u 无关,汽车具有中性转向的特性。
11
第三节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应
当汽车低速转向时,离 心力很小,1和2也很小。
12 0
L/R0
R0 L/
中性转向汽车的转向
半径R等于汽车以极低车
速转向(忽略侧偏角)
O
时的转向半径R0。
δ R0

《基于CarSim和Simulink的四轮转向汽车控制策略及其稳定性的研究》范文

《基于CarSim和Simulink的四轮转向汽车控制策略及其稳定性的研究》范文

《基于CarSim和Simulink的四轮转向汽车控制策略及其稳定性的研究》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展,四轮转向技术已成为现代汽车研发的重要方向之一。

四轮转向系统通过控制前后轮的转向角度,可以提高汽车的操控性能和稳定性。

然而,如何设计有效的控制策略以实现四轮转向汽车的稳定性和操控性,是当前研究的热点问题。

本文将基于CarSim和Simulink软件,对四轮转向汽车的控制策略及其稳定性进行研究。

二、CarSim与Simulink软件介绍CarSim是一款专业的汽车仿真软件,可以模拟汽车在各种道路条件下的行驶情况。

Simulink是MATLAB旗下的一个工程仿真软件,可以用于建立复杂的动态系统模型,并进行仿真分析。

将CarSim和Simulink结合起来,可以实现对四轮转向汽车的建模、仿真和分析。

三、四轮转向汽车控制策略设计1. 控制策略的目标和原则四轮转向汽车的控制策略旨在提高汽车的操控性能和稳定性。

在设计控制策略时,应遵循以下原则:确保汽车的稳定性和操控性;提高汽车的响应速度和跟踪精度;降低能耗。

2. 控制策略的设计根据四轮转向汽车的特点,可以采用以下控制策略:(1)基于驾驶员意图的控制策略:通过分析驾驶员的驾驶意图,计算出前后轮的转向角度,使汽车能够按照驾驶员的意图进行行驶。

(2)基于模型预测的控制策略:通过建立汽车的动态模型,预测汽车在未来时刻的状态,并计算出最优的转向角度,使汽车能够稳定地行驶。

(3)智能控制策略:利用人工智能技术,如神经网络、模糊控制等,对四轮转向汽车进行智能控制,提高汽车的自适应能力和智能化水平。

四、基于CarSim和Simulink的仿真分析1. 建模与仿真利用CarSim和Simulink软件,建立四轮转向汽车的模型,并进行仿真分析。

在建模过程中,需要考虑汽车的动态特性、转向系统、悬挂系统等因素。

通过仿真分析,可以得出不同控制策略下汽车的操控性能和稳定性。

2. 结果分析通过对仿真结果的分析,可以得出以下结论:(1)基于驾驶员意图的控制策略可以提高汽车的响应速度和跟踪精度,但可能存在稳定性问题。

基于MATLAB的汽车操纵稳定性瞬态响应分析

基于MATLAB的汽车操纵稳定性瞬态响应分析

基于MATLAB的汽车操纵稳定性瞬态响应分析
姚一珂;杨世文
【期刊名称】《汽车零部件》
【年(卷),期】2013(000)008
【摘要】建立了汽车的二自由度操纵稳定性分析模型,利用MATLAB的计算分析功能对汽车的角阶跃输入下瞬态响应进行了求解分析.结果表明,汽车的阻尼比(ξ)越大,系统稳定性越好,响应时间越快.
【总页数】3页(P78-79,88)
【作者】姚一珂;杨世文
【作者单位】中北大学,山西太原030051;中北大学,山西太原030051
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于 Matlab/simulink 的四轮转向汽车操纵稳定性仿真 [J], 朱亚伟;尉庆国
2.基于Matlab/Simulink的四轮转向汽车操纵稳定性分析 [J], 郭子蒙;辛青青;张万枝;杨兴;隋军鹏
3.基于MATLAB的汽车操纵稳定性分析 [J], 包凡彪
4.基于Matlab汽车操纵稳定性仿真方法的研究 [J], 梁长飞;李玉光;王淑芬;王丽娜
5.基于ADAMS和MATLAB的汽车操纵稳定性联合仿真 [J], 王行;阳林;贺绍华;彭才望
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

基于Carsim和Simulink联合仿真的汽车操纵稳定性评价

基于Carsim和Simulink联合仿真的汽车操纵稳定性评价

基于Carsim和Simulink联合仿真的汽车操纵稳定性评价毕锟;范英;候峙朴;陈佳峻
【期刊名称】《河北工程大学学报:自然科学版》
【年(卷),期】2022(39)2
【摘要】为了更好地评价汽车的操纵稳定性能,将汽车简化为一个包含侧向、横摆和侧倾的三自由度模型。

在Carsim和Simulink上建立联合仿真模型,基于双移线和蛇形试验工况进行仿真试验,依照QC/T 480—1999中的评价准则,对模型仿真结果和实车试验结果进行综合评价计分,并对其进行对比分析。

结果表明:所搭建的三自由度模型仿真结果评价得分与实车试验结果评价得分十分接近,能够更好地代表实车的操纵稳定性,可为后续汽车操纵稳定性评价提供了一定参考。

【总页数】7页(P106-112)
【作者】毕锟;范英;候峙朴;陈佳峻
【作者单位】太原科技大学交通与物流学院
【正文语种】中文
【中图分类】U461.6
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FZr FZl
、回正力矩 TZ、垂直载荷的变化对轮胎
江苏大学
2018/10/21
2.两轮汽车模型及车辆坐标系 y
x
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3.运动学分析
确定汽车质心(绝对)加 速度在车辆坐标系的分量ax和ay。
沿Ox轴速度分量的变 化为
u u cos u v v sin
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线性二自由度汽车模型运动微分方程
1.建模中假设
1)忽略转向系统的影响,直接以前轮转角作为输入; 2)忽略悬架的作用;车身只作平行于地面的平面运动,绕 z 轴的 位移、绕 y 轴的俯仰角和绕 x 轴的侧倾角均为零, 且3)汽车前进速度不变。 ; 在上述假设下,汽车被简化为只有侧向和横摆两个自由度的两轮 汽车模型。 假定汽车 ay≤0.4g,轮胎侧偏特性处于线性范围内;不计地面切 向力FX、外倾侧向力Fy 侧偏刚度的影响。
1 2 ak bk a k1 b 2 k2 r ak1 I Z r 1 2 u
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1 u
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状态空间
a 2 k1 b 2 k2 ak1 bk2 ak1 r r IZu Iz Iz 动力学方程可变形为 ak bk k k k ( 1 2 2 1)r 1 2 1 mu mu mu r a11 a12 r b11 a21 a22 b21 x Ax Bu 即状态空间为 y Cx Du 0 r 0 r 1 0 0 1 a 2 k1 b 2 k2 ak bk2 ak 以上各参数为 a11 a12 1 b11 1 IZu Iz Iz ak1 bk2 a21 1 2 mu
a r b r FY k1 k2 u u a r b r M Z ak1 bk 2 u u
a b u r k1 r k 2 r mv u u
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轮胎的侧偏特性
3.FY-α曲线
FY k
k—侧偏刚度。
FY一定时希望侧偏角越
小越好,所以 |k| 越大越 好。 前轮侧偏角在4度以内
时,轮胎侧偏特性呈现线
性变化
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线性二自由度汽车模型对前轮角输 入的响应
本节将首先建立线性二自由度汽车模型,在此基础上,分析汽车的稳 态响应特性、瞬态响应特性和频率响应特性。
相位滞后角。
稳态增益。
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3.转向盘中间位置操纵稳定性
转向盘小转角、低频 正弦输入下,汽车高速 行驶时的操纵稳定性。 评价参量 转向灵敏度。
转向盘力特性。
转向功灵敏度。
4.回正性
转向盘力输入 下的时域响应。
评价参量
回正后剩余横摆角
速度与剩余横摆角。
达到剩余横摆角速 度的时间。
汽车的操纵稳定性是汽车主动安全性的重要评价指标。
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一、操纵稳定性包含的内容
汽车在转向盘输入或外界干扰输入下的侧向运动响应 随时间而变化的特性称为时域响应特性。 转向盘输入有角位移输入和力矩输入。 外界干扰输入主要是指侧向风和路面不平产生的侧向 力。
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a b ak1 r bk2 r I Z r u u
由于
F ma M I
Y y
Z Z
r
整理后得二自由度汽
车运动微分方程式
k1 k2 ak1 bk2 r k1 m v ur
同理可得
u r ay v
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4.二自由度汽车动力学分析
FY FY 1cos FY 2
M Z aFY 1cos bFY 2
考虑到δ 角较小
cos 1
FY 2 k 2 2
FY 1 k1向盘角阶跃输入下的响应
评价参量
稳态响应
横摆角速度增益—转 向灵敏度。
评价参量
反应时间。 横摆角速度波动的
瞬态响应
无阻尼圆频率。
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2.横摆角速度频率响应特性
转向盘转角正弦输 入下,频率由0→∞变 评价参量 共振峰频率。 共振时振幅比。
化时,汽车横摆角速
度与转向盘转角的振 幅比及相位差的变化 规律。
ucos ucos u vsin vsin
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考虑到
θ很小并忽略二阶微量
ucos ucos u vsin vsin u v
上式除以Δt并取极限得
du d v r ax v u dt dt
线性二自由度汽车操纵稳定性
姓名:倪明明 班级:车辆0805 学号:3080401135
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汽车的操纵稳定性
汽车的操纵稳定性是指在驾驶者不感到过分紧张、疲劳
的情况下,汽车能遵循驾驶者通过转向系统及转向车轮给定
的方向行驶,且当遭遇外界干扰时,汽车能抵抗干扰而保持 稳定行驶的能力。
M Z ak11 bk 2 2
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质心侧偏角
a r u
v b r 2 u b r u
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v a r u a r u 1
v u
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