基于MATLAB_SIMULINK的油气悬架动力学仿真
运用MatlabSimulink对主动悬架动力学仿真与分析
运用Matlab/Simulink对主动悬架动力学仿真与分析摘要：基于主动悬架车辆1/4动力学模型，采用LQG最优调节器理论确定了主动悬架的最优控制方法，利用matlab软件建立了主动悬架汽车动力学仿真模型，并用某一车型数据进行了动力学分析和仿真，仿真输出量可作为评价主动悬架的控制方法和与平顺性有关的车辆结构参数的依据。
关键词：主动悬架仿真 MatlabDynamics Simulation Of Vehicle Active-suspension By Using MATLABAbstract: Linear-Quadratic-Gaussian(LQG) optional regulator theory is applied to optional control of active-suspension based on quarter vehicle dynamics model of active-suspension. Using MATLAB software，dynamics on model of vehicle of active-suspension is established to make analysis and simulation according to some actual data .Simulation output can be used to evaluate the control method of active-suspension and structure parameters of vehicle in relation to ride performance.Key words: active-suspension simulation MATLAB悬架作为现代汽车上重要的总成之一，对汽车的平顺性、操纵稳定性等有重要的影响，统的被动悬架虽然结构简单，但其结构参数无法随外界条件变化，因而极大的限制了悬架性能的提高。
基于Simulink的汽车双轴悬架动态仿真分析
2010年第4期农业装备与车辆工程图1双轴悬架四自由度平面振动模型doi ：10．3969／j．issn．1673－3142．2010．04．007基于Simulink 的汽车双轴悬架动态仿真分析唐天德(绵阳职业技术学院，四川绵阳621000)摘要：建立了研究车身垂直振动与纵向角振动的四自由度汽车双轴悬架动力学模型及其Simulink 仿真模型，提出了一种通过分析Simulink 时域仿真数据求解前后悬架幅频特性不同、悬挂质量分配系数不等于1的汽车一般双轴悬架模型双输入下折算幅频特性的方法。
通过此方法可方便地求出车身纵轴上任一点垂直振动加速度和车身俯仰角加速度等对前轮路面不平度输入的幅频特性，从而进一步研究悬架的各种参数对悬架动态特性的影响。
关键词：汽车；双轴悬架；仿真；频率响应中图分类号：U461.4文献标识码：A文章编号：1673-3142(2010)04-0024-05Analysis of the Dynamic Simulation of Automobile Dual Suspension Based on SimulinkT ANG Tian-de(Mia ny ang Vocational and Technical College,Mia y ang 621000,China)Abstrac t ：The four-DOF automobile dynamic model and its dual-axis suspension Simulink model are established for researching the vehicle body vertical vibration and longitudinal angular vibration,a method is presented to obtain the two-input amplitude-frequency characteristics of the automobile general dual suspension model which the amplitude-frequency characteristics of the front and rear suspensions are different and the distribution coefficient of the mass suspension is not equal to one by analyzing the data of time-domain simulation of Simulink.By using this method,the amplitude-frequency characteristics by the front input of road surface roughness of vertical acceleration of any point on vehicle body and the rotary acceleration of vehicle body are conveniently obtained,and thus the effects of various parameters of suspension on the suspension Dynamic characteristics are easier to be studied.Keywords ：automobile ；dual-axis suspension ；simulation ；frequency-response1引言悬架系统是车辆主要的减振、隔振装置，其性能的优劣与匹配的合理性，对车辆行驶平顺性与乘坐舒适性具有决定性影响，也是限制汽车最大车速的主要因素之一。
基于MATLAB的汽车悬架仿真研究
基于MATLAB的汽车悬架仿真研究周新鹏（昆明理工大学交通工程学院，云南昆明）摘要：针对不同悬架的性能特点，分别建立了被动悬架、主动悬架的车身与车轮二自由度振动模型，基于Matlab 软件用白噪声法模拟了路面不平度随机输入，在此基础上，对被动悬架与主动悬架的性能进行了仿真对比。
仿真结果表明：主动悬架能更好地衰减振动，因此具有更佳的平顺性。
关键词：汽车主动悬架被动悬架Matlab引言悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间一切传力连接装置的总称，用以把路面作用于车轮上的各种力和力矩传递到车架上[1]，同时还起到缓和冲击、吸收振动、提高平顺性与乘坐舒适性的作用。
传统悬架的刚度和阻尼是按经验或优化设计的方法确定的，在汽车行驶过程中，其性能不变，也无法调节，从而使汽车平顺性与乘坐舒适性受到一定的影响，因此称这种悬架系统为被动悬架。
主动悬架可根据汽车的行驶条件的变化对刚度和阻尼进行动态地自适应调节，因此能使悬架系统始终处于最佳状态[2]。
车身垂直位移决定了汽车振动时振幅的大小，悬架行程直接影响撞击限位的概率，而车身加速度是评价汽车平顺性的主要指标[3]，因此，本研究主要从车身垂直位移、车身加速度、悬架行程等几个方面比较主动悬架与被动悬架的特性。
1.汽车悬架相关理论汽车悬架系统由弹性元件、导向元件和减振器等部分组成。
弹性元件用来传递并承受垂直载荷，它也具有一定的吸振能力；导向元件用来传递纵向力、侧向力和由此产生的力矩；减振器用来迅速减小车身和车架的振动。
汽车悬架一般应具备以下功能：（1）承受汽车的重量；（2）承受并缓和汽车行驶时由路面通过车轮传给车身的冲击与振动；（3）在承受制动力、驱动力和转弯时产生的离心力时，要保证操纵的稳定性：包括汽车行驶时不要产生过大的侧倾与仰倾，使制动时产生的“点头”现象尽可能小；（4）使汽车具有不足转向特性，不产生过度转向；（5）使汽车与路面有较好的附着特性，不会由于过大的振动而使车轮脱离路面；（6）在凹凸不平的路面上行驶时，为了保证必要的离地间隙，能主动调节车身高度。
基于MATLAB仿真的汽车悬架控制研究-车辆工程专业
基于MATLAB仿真的汽车悬架控制的研究摘要随着我国的科学及技术和社会经济的快速发展。
根据公安部和中国汽车流通协会的统计，仅2019年，中国就登记了2578万辆新车，居世界首位。
到2020年，中国汽车保有量已达2.6亿辆，并稳步增长。
这也带来了一系列的问题，其中行车安全性和乘坐的舒适性受到顾客的关注。
而在未来的社会中汽车购买的主力军会是女性，女性对汽车的舒适性是最敏感的，汽车的悬挂系统在汽车舒适性中占据主导地位。
本文主要对汽车的汽车的主动悬架系统进行建模和分析，从而让汽车的安全性、舒适性和平顺性得到明显的提高，使汽车的行驶不在受路面的影响。
通过对汽车的悬架系统的类别、组成、工作的原理和发展的程度进行了概括性的介绍，根据汽车悬架系统的发展情况，对通过数学模型的建立和仿真，探讨了汽车主动悬架系统的结构和工作原理，通过仿真的结果分析汽车主动悬架在汽车行驶期间的工作状态和在不同路况下对汽车行驶的影响。
利用Simulink模块建立整车悬架系统的仿真模型，观察不同悬架类型对汽车行驶的安全性、舒适性和平顺性的影响，根据仿真结果，得出结论，分析主动悬架系统能否发挥理论上的作用。
最后，基于Matlab/SimuLink对车辆主/被动悬架系统进行建模，并进行仿真分析。
得出的结论是，主动悬架系统可以有效地提高车辆的安全性，舒适性和舒适性。
【关键词】汽车悬架，MATLAB，Simulink，主动悬架，被动悬架Research on Automobile Suspension Control Based onMATLAB SimulationAbstractWith the rapid development of science, technology and social economy in China. According to statistics of the Ministry of public security and China Automobile Circulation Association, in 2019 alone, China registered 25.78 million new cars, ranking first in the world. By 2020, China's car ownership has reached 260 million, with a steady growth. This also brings a series of problems, among which the safety of driving and the comfort of riding are concerned by customers. In the future society, the main force of car purchase will be women. Women are the most sensitive to the comfort of cars. The suspension system of cars plays a leading role in the comfort of cars. In this paper, the active suspension system of the car ismodeled and analyzed, so that the safety, comfort and smoothness of the car can be significantly improved, so that the driving of the car is not affected by the road.This paper introduces the category, composition, working principle and development degree of the automobile suspension system. According to the development of the automobile suspension system, it discusses the structure and working principle of the automobile active suspension system through the establishment and Simulation of the mathematical model. Through the simulation results, it analyzes the working state of the automobile active suspension during the driving period and whether it is working or not The influence of the same road condition on the vehicle driving. The simulation model of the whole vehicle suspension system is established by using the Simulink module, and the influence of different suspension types on the safety, comfort and ride comfort of the vehicle is observed. According to the simulation results, the conclusion is drawn, and whether the active suspension system can play a theoretical role is analyzed.Finally, the vehicle active / passive suspension system is modeled and simulated based on MATLAB / Simulink. The conclusion is that the active suspension system can effectively improve the safety, comfort and comfort of the vehicle.1绪论1.1引言目前，驾驶员在日益复杂的道路交通环境中驾驭汽车时，由于路况的复杂性，他们需要更频繁地改变行驶方向，驾驶员和乘客越来越依赖汽车的悬挂系统，作为汽车的五大总成之一，一个好的悬挂系统将给驾驶员提供一个更稳定的控制感和安全的驾驶体验并且乘客能感受到一个更舒适的乘坐感。
基于MATLAB的汽车悬架仿真研究
基于MATLAB的汽车悬架仿真研究汽车悬架系统是车辆重要的组成部分之一，对于车辆的操控性能和乘坐舒适性有着重要的影响。
因此，研究和优化汽车悬架系统是提高车辆性能和安全性的重要途径之一、本文将基于MATLAB平台，进行汽车悬架系统的仿真研究。
首先，我们需要建立一个适合于汽车悬架系统仿真的数学模型，用于描述悬架系统的动力学特性。
一般情况下，我们可以将汽车悬架系统简化为质点模型，即将悬架系统抽象为质点在垂直方向上的运动。
然后，可以采用多体动力学的方法，建立基于质点模型的数学方程。
基于质点模型的数学方程可以使用MATLAB进行求解。
首先，需要定义汽车悬架系统的参数，包括悬架刚度、阻尼系数、质量以及悬架系统的几何参数等。
然后，可以通过MATLAB中的ODE45函数来求解悬架系统的动力学方程。
ODE45函数是一种常用的求解常微分方程组的数值方法，可以计算出质点的运动轨迹和关键参数，如振动频率、振幅等。
通过悬架系统的仿真研究，我们可以得到一些有关于汽车悬架系统性能的重要信息。
例如，可以分析质点在不同路面条件下的运动特性，进而评估悬架系统对激励的响应能力和减震效果。
同时，也可以研究不同悬架参数对悬架系统性能的影响，例如刚度、阻尼系数、质量等。
通过调整悬架参数，可以优化悬架系统的性能。
此外，也可以进行不同悬架系统的对比研究。
例如，可以对比传统悬架系统和主动悬架系统的性能差异。
主动悬架系统可以根据路况调整悬架刚度和阻尼系数，以提供更好的悬架系统性能。
通过与传统悬架系统的对比研究，可以评估主动悬架系统的优势和应用前景。
总的来说，基于MATLAB的汽车悬架仿真研究可以提供有关汽车悬架系统性能和优化方案的重要信息。
通过这些仿真研究，可以提高汽车悬架系统的性能和安全性，提升车辆的乘坐舒适性和操控性能。
除此之外，可以应用这些研究成果，为汽车悬架系统的设计和优化提供理论和方法支持。
基于SIMPACK和MATLAB的汽车半主动悬架模糊控制及联合仿真
ｓ ｓｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ＭＰＡＣＫ ａ ｄ ＭＡＴＬ ｙ ｔ ｍ ａ ｅ － ｎ ＳＩ ｎ ＡＢ
Ｌ Ｕ ｈ ｏ ｈ ａ， ＥＩ ｈ ｏ ｙ２Ｚ Ｉ Ｓ ａ － ｕ ＩＢ ａ － ｉ， ＨＡＯ Ｊｎ － ｏ， ＨＥＮ Ｌ ｎ Ｓ ｉｇ ｂ ２Ｃ ｏｇ
（ ｃ ｏｌ ｆ ｕｏ ｏ ｉ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｃ ａ ｇｈ ｕＩｓ ｔｔ ｏ ｃ ａ ｏ ｉ Ｔ ｃ ｎｌｇ ，ｈ ｎ ｚｏ ４ Ｃ ｉａ ｈ ｏ ｏ ｔｍ ｂｌ Ｅ ｇｎ ｅｉ ， ｈ ｎ ｚｏ ｔｕｅ ｆ Ｓ Ａ ｅ ｎ ｎ ｉ Ｍｅｈｔ ｎｃ ｅｈ ｏ ｙＣ ａｇｈ ｕ２ １ ， ｈｎ ） ｒ ｏ １ ３６
２基于 ＳＭ Ａ Ｋ整车动力学模 型 ＩＰ Ｃ
２１前悬 架模型 ．
吕河 教型轿车前悬架采用麦弗逊式独立悬架。 ＳＭＰ Ｃ 在 １ ＡＫ
★ 来稿 口 ： １— ２ １ －基金项 目： 期 ２ １０ — ０ ｋ ０ 江苏省科技支撑项 日（ Ｅ ０ ８ １ ） Ｂ ２ ０ １４ ｌ前悬架模 拓扑 锂
ｗｅ ｅ ｒ ｄ ｃ ｄ ｂ ０ ６ ， ８０ ％ 。 ０４ ％ ． ２１ ％ ｒ ｓ ｅ ｔ ｅｙ ｃ ｍｐ ｒ ｄ ｗｉ ａ ｓｖ ｕ ｐ ｎ ｉ ｎ ｓ ｓｅ ｒ ｅ ｕ ｅ ｙ １ ． ％ １ ．３ ７ ２ ．８ １ ．３ ｅ ｐ ｃ ｉ ｌ ｏ ａ ｅ ｔ ｐ ｓ ｉｅ ｓ ｓ ｅ ｓｏ ｙ ｔｍ ｖ ｈ
应用于控制系统分析与设计的１具箱 ， 二 对控制系统仿真技术的发
展 和应用起到巨大的推动作用ＩＪ 。 应用 ＳＭＰ Ｃ Ｉ Ａ Ｋ和 ＭＡ Ｌ Ｂ软 ＴＡ
件对装有半主动悬架的昌河某微型轿 车进行整车动力学联合仿 真分析。采用 多体动力学软件 ＳＭＰ Ｃ ／ Ａ Ｋ建立整车动力学模型 ， 利用 ＭＡ Ｌ ＢＳｍ ｌ ｋ Ｔ Ａ ／ ｕｉ 设计模糊控制器 ，通过建立车辆联合仿 ｉ ｎ 真 系统来进行控制 ， 研究车辆半主动悬架系统行驶平顺性 。
用MATLAB_SIMULINK实现柴油机及其控制系统的动态仿真
980045用M A TLAB S I M U L I N K 实现柴油机及其控制系统的动态仿真朱 辉3α(清华大学汽车工程系) 王丽清北京轻型汽车有限公司) 张幽彤 程昌 (北京理工大学)摘 要 动态仿真是发动机控制系统开发过程中的重要环节。
本文建立了柴油机准线性动态模型,详细描述了空气流量率、燃空比、指示热效率、摩擦损失、平均指示压力输出、发动机动力学等子模型。
控制系统模型包括控制策略、传感器和执行器模型,本文选用的控制策略为P I D 调节器。
文中给出了以上主要模型在M A TLAB S I M UL I N K 环境下的实现过程和结构组成图。
以BN 493自然吸气柴油机及其控制系统为仿真对象,在M A TLAB S I M UL I N K 环境下进行了动态仿真计算,文中给出了典型瞬态过程的仿真和实测结果。
关键词:动态仿真,柴油机,控制系统,模型D ynam ic Si m ula tion of D iesel Eng i ne and Con trol System Usi ngM AT LAB SI M UL INKZhu Hu i(D epartm en t of A u tomob ile Engineering,T singhua U n iversity )W ang L iq i ng(Beijing L igh t A u tomob ile Co.,L td .) Zhang Y outong Cheng Changq i (Beijing In stitu te of T echno logy )Abstract D ynam ic Si m u lati on is an i m po rtan t stage in the cou rse of develop ing engine con tro l system .T h is paper p resen ts a quasi 2linear dynam ic model of diesel engine ,including air m ass flow rate ,fu 2el air rati o ,indicated therm al efficiency ,fricti on lo ss ,indicated m ean effective p ressu re and enginedynam ics etc .sub 2models.T he con tro l system model con sists of con tro l strategy ,sen so rs and actu 2ato rs sub 2models .T he con tro l strategy is a P I D con tro ller .T he paper describes the realizing p ro 2cesses and arch itectu res of these m ain models .T he dynam ic si m u lati on of BN 493diesel engine andits con tro l system is realized under M A TLAB S I M UL I N K environm en t ,and gives the si m u lati onand testing resu lts under som e typ ical tran sien t operating conditi on s.第16卷(1998)第3期 内 燃 机 学 报Tran saction s of CSI CE V o l .16(1998)N o .3α 原稿收到日期为1997205227,修改稿收到日期为1997210213。
基于Simulink的汽车主动悬架仿真分析
10.16638/ki.1671-7988.2018.21.014基于Simulink的汽车主动悬架仿真分析夏伟（武汉交通职业学院，湖北武汉430065）摘要：文章简要介绍了用Simulink建立主动悬架的仿真模型的方法。
采用单轮车辆模型动力学方程，建立被动悬架的仿真模型。
通过设计主动悬架的LQG控制器，建立主动悬架仿真模型。
并将两种模型的车身加速度、悬架动行程、轮胎位移进行比较分析。
结果表明LQG控制器的主动悬架能有效改善悬架性能。
关键词：Simulink；主动悬架；仿真中图分类号：U467 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2018)21-38-04Simulation Analysis of Vehicle Active Suspension Based on SimulinkXia Wei( Wuhan Technical College of Communications, Hubei Wuhan 430065 )Abstract: This paper describes the simulation model using Simulink Active Suspension method. Establish a passive suspension simulation model by using the single wheel vehicle model dynamics equations. By LQG controller design active suspension, active suspension simulation model established. Compared and analyzed the body acceleration, suspension dynamic travel, tire displacement of the two models. The results showed that the active suspension with LQG controller can effectively improve the suspension performance.Keywords: Simulink; Active Suspension; SimulationCLC NO.: U467 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2018)21-38-04引言悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间一切传力连接装置的总称。
基于Simulink的14车辆悬架建模及仿真
AUTO PARTS | 汽车零部件基于Simulink的1/4车辆悬架建模及仿真郑丽辉1 张月忠21.衢州职业技术学院 机电工程学院 浙江省衢州市 3240002.余姚朗德光电有限公司 浙江省宁波市 315400摘 要： 本文以1/4车辆悬架为研究对象，根据悬架动力学理论，建立动力学微分方程。
并在Matlab/Simulink环境下搭建路面激励模型和1/4悬架系统动力学仿真模型，对衡量悬架舒适性的车身加速度、悬架动行程、车轮动载荷三方面评价指标进行仿真研究，为悬架设计提供技术参考。
关键词：1/4车辆悬架 舒适性 仿真研究1 引言车辆悬架连接车身与车轮，传递两者之间的作用力和力矩，并通过弹性元件和阻尼元件的相互作用衰减不平路面引起的车辆振动，提高车辆平顺性与舒适性。
车辆悬架的类型可划分为被动悬架、半主动悬架和主动悬架三种，若悬架系统各元件的特性参数不可调整的称为被动悬架，可调整的称为半主动悬架，能根据控制反馈信号产生主动控制力，适应路况和车况变化的称为主动悬架。
本文以1/4车辆悬架为研究对象，根据其二自由度的简化力学模型建立微分方程，并基于Matlab/Simulink建立了仿真模型。
以某车型悬架参数为例，在以带限白噪声模拟的路面激励下，对衡量悬架舒适性的三方面评价指标进行仿真研究，为悬架设计提供技术参考。
2 1/4车辆悬架系统动力学模型由于车辆结构的复杂性决定了车辆悬架是多自由度互相耦合的非线性系统。
为分析问题方便，常将实车悬架模型简化成1/4车辆悬架二自由度模型。
简化过程作如下假设：（1）忽略簧载质量m2的变形，视其为刚体。
（2）车轮刚度k1和悬架减震弹簧刚度k2均为线性,忽略悬架减震器阻尼的迟滞现象。
（3）车辆行驶过程中,轮胎始终未脱离地面。
1/4车辆悬架二自由度力学模型如图1所示。
图中，m1为车轮质量，m2为车身质量，k1为车轮等效刚度，k2为悬架减震弹簧等效刚度，c为悬架减震器等效阻尼系数，q为路面激励，z1为车轮垂向位移，z2为车身垂向位移，Fd为主动控制力。
基于Matlab的汽车半主动悬架动力学仿真与分析
，
但结构复杂
、
成本高
普及
中心
) 路 面 位移 的输 入 函 数 作 用 在 轮 胎 与地 面 接 触 点 的
难
…
。
而 由变 阻 尼 减 振 器 或 变 刚 度 弹 簧 构 成 的 半 主 动 悬
。
架 系 统 同样 可 以 根 据 路 面 条 件 及 汽 车行 驶 状 态 而 做 出 响
应
，
一
个 简 化 的 二 自 由 度 1 ／4 汽 车 模 型 如 图 1 所 示
语 音 的格 式 编 写 Ｍ 文 件 ；最后 在 模 型 窗 口中点 击 下 拉 菜 单 中 的 Ｓａｔ 开 始 仿 真 ，通 过 Ｓ ｏ ｅ模 块 观 看 各 参 数 随 时 间 ｔ 项 ｒ ｃｐ 变 化 的动 态 曲 线 。
根 据 有 关 数 据 一 设 车 身 质 量 ｍ ： ６ ｋ ，车 轮 质 量 ， ５ ０ｇ
。
具 有较 高 的性 能 价格 比
和广 阔的应 用 前景
。
、
。
为 固 定 阻 尼 减 振 器 的 阻 尼 系 数 ( N s ／m )
：
系
统 的动力 学 方程 为
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汽 车悬 架 系 统 对 路
缸
。
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，
太 多反 而容易导致 系统
通 常要
基于SIMULINK的主动悬架控制器建模与仿真 2014
基于SIMULINK的主动悬架控制器建模与仿真摘要：悬架对于车辆的平顺性、操稳性和安全性等都有着重要的影响。
悬架对车身的垂向振动加速度的影响是悬架设计研究的重点。
本文在分析主动悬架的各种控制方法后，采用二自由度1／4单轮车辆模型和线性二次型Gauss(LQG)控制方法建立计算机模型在Matlab/Simulink中进行集成优化仿真。
从仿真结果分析主动悬架显著地降低了车身的垂向振动加速度，对改善汽车行驶平顺性和提高汽车行驶安全性具有较优的效果。
关键词：主动悬架；单轮模型；LQG控制；SimulinkModeling and Simulation of active suspension controller based onSIMULINKLiu Dexiong( College of engineering and technology,Southwestern University, Chongqing 404100 )Abstract：Suspension for vehicle ride comfort, handling stability and security have important influence. Suspension on the body of the effect of vertical vibration acceleration is the research focus of suspension design. In this paper, in various analysis of active suspension control methods, with two degrees of freedom and 1 / 4 single wheel vehicle model and linear two Gauss (LQG) control method to establish a computer model of integrated optimization simulation in Matlab/Simulink. From the analysis of simulation results of active suspension significantly reduces the body's vertical vibration acceleration, to improve vehicle ride comfort and improve vehicle safety and has better effectiveness.Key words：Active suspension; single wheel model; LQG control; Simulink0引言悬架系统是车辆的重要部件，对于车辆的平顺性、操稳性和安全性等都有着重要的影响，而主动悬架是悬架发展的必然方向。
基于MatlabSimulink的液压支架四连杆机构动力学分析
ｋｇ / ｍ３ ꎮ 假设铰接点 Ｃ 在液压支架升降过程中匀速
运动ꎬ利用 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 模型对四连杆机构动力学进行
数值仿真ꎮ
图 ５ 和图 ６ 分别给出了液压支架四连杆机构运
动过程中 各 铰 接 点 在 ｘ 和 ｙ 方 向 上 的 约 束 反 力
曲线ꎮ
连杆与机架的铰接点 Ｅ 的约束反力最大ꎬ表明 Ｅ 点
１６５４５ / ｊ. ｃｎｋｉ. ｃｍｅｔ. ２０２１. ０１. ０１６
基于 Ｍａｔｌａｂ / Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 的液压支架四连杆
机构动力学分析
张宝龙
( 平顶山天安煤业股份有限公司ꎬ 河南 平顶山 ４６７０００)
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摘 要: 在连杆质心运动分析的基础上ꎬ基于牛顿￣欧拉法推导了液压支架四连杆机构各构件的
第 ４２ 卷 第 １ 期
２０２１ 年 ２ 月
煤
矿
机
Ｖｏｌ. ４２ Ｎｏ. １
Ｆｅｂ. ２０２１
电
Ｃｏｌｌｉｅｒｙ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ＆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
张宝龙. 基于 Ｍａｔｌａｂ / Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 的液压支架四连杆机构动力学分析[ Ｊ] . 煤矿机电ꎬ２０２１ꎬ４２(１) :６１￣６３. ｄｏｉ:１０.
２０２１ 年第 １ 期
张宝龙:基于 Ｍａｔｌａｂ / Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 的液压支架四连杆机构动力学分析
得各连杆的位置和速度值ꎬ再将这些运动参数输入
６ ３
至动力学模块中进行求解ꎮ
图 ４ 动力学 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 仿真模型
３ 仿真实例
从图中可以看出ꎬ铰接点 Ｃ 所受到的约束反力
ｏｆ ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｆｏｒｃｅ ｏｆ ｅａｃｈ ｊｏｉｎｔ ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｆｏｕｒ￣ｂａｒ ｌｉｎｋａｇｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｃａｎ ｂｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄꎬ ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ
利用MATLAB_SIMULINK对汽油机进行建模与仿真_嵇国金
文章编号:1000-0925(2006)02-051-03270033利用MATLAB/SIMULINK 对汽油机进行建模与仿真嵇国金,王艳敏,王 磊(同济大学,上海200092)Modelling and Simulating Gasoline Engines by MATLAB /S IMULINKJI Guo -jin ,WANG Yan -min ,WANG Lei(Tong ji University ,Shang hai 200092,China )A bstract :The mean value engine model is mainly used in developing gasoline engine control system s.Thispaper introduced and analy zed the mean value engine model developed by D.Dodbole and S.Karaban.A gasoline en -gine model was made in MATLAB /SIM ULINK based on the mean value engine model.The simulation results inconst load throat zero load and sine load were given.They present that the model is reasonable.摘要:汽油机平均值模型在汽油机机控制系统开发上具有重要的作用。
对由D.Dodbole 和S.Karaban 建立的汽油机平均值模型进行了介绍与分析,按照模块化思想利用M AT -LAB /SIM U LINK 对该模型进行快速建模。
给出了该模型在节气门角度为常数外部负载为零以及负载为正弦输入时的仿真结果。
结果表明模型是合理的。
matlabsimulink动力学建模与仿真
matlabsimulink动力学建模与仿真
Matlab Simulink是一种功能强大的动力学建模和仿真软件。
它
可以帮助工程师和科研人员以直观的方式创建和分析各种系统的数学
模型。
使用Matlab Simulink，我们可以轻松地建立复杂的动力学系统模型，例如机械系统、电力系统、控制系统等。
Matlab Simulink提供了丰富的图形化建模功能，用户可以使用
预定义的模块和组件来组装模型。
这些模块包括各种传感器、执行器、控制器等，用户只需拖拽和连接这些模块即可快速搭建所需的系统模型。
用户还可以通过自定义模块来增加系统的特定功能。
在模型建立完成后，Matlab Simulink提供了各种仿真和分析工具，可以帮助用户验证和优化系统设计。
用户可以设置仿真参数，例
如仿真时间、信号输入等，然后运行仿真以观察系统的动态行为。
通
过仿真结果，用户可以评估系统的性能指标，并进行参数调整和优化。
此外，Matlab Simulink还支持与MATLAB的深度集成，用户可以在仿
真过程中使用MATLAB的强大数学和数据处理功能。
总之，Matlab Simulink是一个强大的动力学建模和仿真工具，
它可以帮助工程师和科研人员快速建立和分析各种系统模型。
通过使
用Matlab Simulink，我们可以更好地理解和预测系统的行为，从而提供有效的解决方案。
基于SIMULINK悬架系统动力学仿真分析
基于SIMULINK悬架系统动力学仿真分析悬挂系统是车辆动力学中非常关键的一个部分，它对提高汽车的行驶稳定性和乘坐舒适性有着重要的作用。
在汽车设计和开发过程中，悬挂系统的性能评估通常需要进行系统动力学仿真分析。
基于SIMULINK的悬挂系统动力学仿真分析可以有效地预测和评估悬挂系统在不同工况下的性能。
悬挂系统的主要任务是将车轮与车身连接起来，同时能够减少路面不平度对车身的影响。
在悬挂系统中，主要包括弹簧、减震器和悬挂杆等组成部分。
弹簧起到支撑车身和保持车轮与路面接触的作用，减震器则用于消除车身由路面不平度引起的振动，并提供对车身姿态的控制。
悬挂杆则用于连结车轮与车身。
在进行悬挂系统动力学仿真分析前，需要首先确定悬挂系统的参数，包括弹簧刚度、减震器阻尼、悬挂杆刚度等。
这些参数可以通过实验或者模型计算得到。
在悬挂系统分析时，可以考虑不同工况下的路面激励，例如障碍物冲击、转向、加速和刹车等。
在SIMULINK中建立悬挂系统的动力学模型时，主要考虑以下几个方面：1.悬挂系统的约束条件：悬挂系统在运动中要满足一定的约束条件，例如车轮与车身的相对运动不能脱离一定范围。
在模型中，可以使用约束块来实现这些约束条件。
2.路面输入信号：通常通过使用数字信号发生器模块产生路面输入信号，可以根据需要设置不同的路面类型和激励频率。
3.悬挂系统参数模型：根据实际悬挂系统的参数，建立相应的数学模型。
可以使用传输函数模块来表示弹簧和减震器的特性，使用刚度和阻尼系数来描述。
4.车辆模型：悬挂系统是车身和车轮之间的连接，因此需要建立车辆模型。
可以使用多体模块来建立车身和车轮的动力学关系，并考虑其质量、惯性矩阵和阻尼系数等参数。
5.结果分析和评估：仿真完成后，可以通过对输出信号进行分析来评估悬挂系统的性能。
常见的性能指标包括车辆的悬挂系统响应、抗滚动性能和路面舒适性等。
总之，基于SIMULINK的悬挂系统动力学仿真分析可以为悬挂系统的设计和优化提供重要的参考。
基于simulink的12车辆主动悬架系统建模与仿真
5.1 仿真环境介绍…………………………………………………………………30 5.1.1 MATLAB 的发展历程及影响…………………………………………………30 5.1.3 Simulink 技术简介……………………………………………………………31 5.2 仿真模型的建立………………………………………………………………31 5.2.1 路面输入模型………………………………………………………………31 5.2.2 被动悬架系统仿真模型……………………………………………………33 5.2.3 主动悬架系统 LQG 控制仿真模型…………………………………………34 5.2.4 主动悬架系统 PID 控制仿真模型…………………………………………35 5.3 控制器参数计算……………………………………………………………36 5.4 仿真结果分析…………………………………………………………………39
Keywords: Active suspension, LQG control, PID control, Simulation
江苏技术师范学院毕业设计说明书（论文）
目录
序 言…………………………………………………………………………………1
第 1 章 悬架系统简介……………………………………………………………2
江苏技术师范学院毕业设计说明书（论文）
基于 Simulink 的 1/2 车辆主动悬架系统建模与仿真
摘 要：悬架系统是汽车的重要总成之一，它对汽车的平顺性和操纵稳定
性有很大的影响。主动悬架能够根据汽车运动状态和当前激励大小主动做出反 应，使悬架始终处于最佳工作状态。寻找一个能为车辆提供良好性能的控制理论 是主动悬架设计的关键任务之一，本文主要是对应用于主动悬架的 LQG 和 PID 两种控制理论进行研究。文中建立了积分白噪声形式的路面输入模型以及 1/2 车 辆被动悬架系统和主动悬架系统动力学模型，主动悬架分别采用这两种控制理 论，在 Simulink 中进行仿真，并与被动悬架的仿真结果进行对比。仿真结果显 示主动悬架在车身加速度、质心加速度、轮胎动位移和俯仰角加速度等方面优于 被动悬架；采用 LQG 和 PID 两种控制理论的主动悬架均能够较好地改善车辆行 驶平顺性和乘坐舒适性，但 LQG 控制理论较 PID 控制理论优越。考虑实际工程 应用，主动悬架采用 PID 控制理论更具有实用性。
装载机工作装置油气减振系统的Matlab／simulink仿真及试验数据分析
装载机工作装置油气减振系统的Matlab/simulink仿真及试验数据分析摘要介绍了装载机油气减振系统结构、工作原理和性能测试试验，针对装载机工作装置油气减振系统振动数学模型进行Matlab/simulink仿真，进行装载机油气减振系统的理论仿真和实车试验的衰减效果对比分析。
关键词装载机；油气减振；仿真；试验数据Matlab/simulink Simulation and Test Data Analysis of Hydropneumatic Vibration Reduction System of Loader Working DeviceAbstract This paper p resents Structure，working principle and performance of testing of hydropneumatic vibration reduction system of loader working device，establishes vibration model of hydropneumatic vibration reduction system of loaderworking device，simulates by means of Matlab/simulink software，Carries on vibration reduction performance of hydropneumatic vibration reduction system from theoretical simulation and real vehicle testing。
Keywords Loader；Hydropneumatic vibration reduction；Simulation；Test Data1装载机工作装置油气减振系统介绍装载机在行驶过程中，由于工作装置、物料对颠簸的地面或障碍物作出的反应对整个车辆产生冲击，严重时整车会产生俯仰运动；在转场过程和单机长距离作业时，无法有效地衰减由于高速行驶引起的振动，严重地影响工作效率。
基于SIMULINK PID控制策略下的主动悬架系统的动态仿真
基于SIMULINK PID控制策略下的主动悬架系统的动态仿真摘要：主动悬架能够根据路面激励主动及时调整和产生所需的悬架控制力，以抑制车身的振动，使悬架处于最优减振状态，以达到改善汽车行驶平顺性和操纵稳定性的目的。
本文主要对主动悬架的控制策略进行了研究，并建立了路面模型，以路面位移作为输入激励，建立了1/4车辆二自由度主动悬架动力学模型，结合现代控制理论，建立了状态空间方程，研究了主动悬架的PID控制，利用MATLAB/SIMULINK对PID控制作用下的主动悬架的模型进行了仿真研究，通过悬架系统的三个性能指标实验结果分析，得出了PID主动控制策略的有效性。
关键词：主动悬架；SIMULINK；PID控制策略Abstract：The active suspension is able to adjust and produce controlling force according to road conditions. So it can restrict vehicle vibration and improve the performance of suspension and achieve the purpose of improving ride comfort and handling stability simultaneously. The paper focuses on studying the control strategy of the active suspension. And the road model was made. It took the displacement as the road input signals and built 2-DOF dynamics model of 1/4 vehicle and State-Space Equations collecting modern control theory based on active suspension. It made research on PID control theory and designed the reciprocal controller. It took use of MATLAB/SIMULINK and analyzed the control category active suspension. The experiment results which estimate active suspension character validated the advantage of the active suspension.Key words：Active suspension；SIMULINK；PID control strategy0前言随着科学技术的迅速发展，汽车已普及至世界各个角落，然而人们并不满足于汽车的基本性能，而是对汽车的舒适性及操纵稳定性提出了更高的要求。
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基于MATLAB /SIMULINK 的油气悬架动力学仿真段俊法,孙永生,杨振中(华北水利水电学院机械学院,郑州 450011)摘要:建立了单气室油气悬架的非线性数学模型和二自由度汽车振动模型,利用蒙特卡洛法构造了路面不平度时间函数,利用M ATLAB /S I M ULI NK 进行了时域仿真。
分析了油气悬架主要参数包括蓄能室初始体积、主活塞杆面积、阻尼孔面积变化对车辆平顺性、安全性的影响,得出了某型油气悬架结构参数的可行设计范围。
关键词:MATLAB /S I M ULI NK ;油气悬架;动力学;仿真中图分类号:U 463.33+4.3 文献标识码:B 文章编号:1006-0006(2010)04-0059-03Dyna m ics Simulation of Hydro pneu matic SuspensionBased on MATLAB /SIM UL INKDUA N Jun fa,SUN Yong sheng,Y ANG Zhen zhong(M echanica l Schoo,l N o rth Ch i na U n i v ers it y o fW ater R esources and E l ec tric P o w er ,Zhengzhou 450011,China)Abstr ac:t T he non linear m at hema ti ca lm ode l s of a si ng le aux iliary gas room hydro pneu m a tic s uspens i on and a t woDOF veh icle v i brati on model w ere built .A m ode l of ro ad roughness i n ti m e do m a i n was structured by us i ng M ontecar l o m ethod .A s i m u l ation i n ti m e do m a i n was operated w it h M ATLAB /S I M U L I NK.T he si m u lati on m odel w as e mp l oyed to st udy t he e ffect o fm a i n pa rame ters i nc l uded the i n iti a l vo l u m e o f t he aux iliary gas roo m,m ain pist on area ,da mp i ng ho l e area on vehic l e ri de co m f o rt and security perfor m ance ,then the scope o f the m a j or desi gn para m ete rs w as d iscussed .Key wor ds :MAT LAB /SIM UL I NK;H ydro pneu m atic suspensi on ;D ynam ics ;S i m ulati on 自20世纪60年代后期由Karnopp 发明油气减振器以来,车辆油气悬架的优良特性即被广大工程技术及研究人员所关注。
油气悬架的结构最先应用在德国和日本的重型车辆上,以后逐步推广应用到军用特种车辆、工程机械等车辆上[1-2]。
悬架直接影响车辆的平顺性和安全性,传统车辆悬架刚度和阻尼均不可变,仅可适用于某些路面。
而油气悬架具有良好的非线性弹性特性和阻尼特性,较好地满足了不同路面的使用要求,提高了车辆的平均行驶车速和坏路的通过性能。
车辆油气悬架系统是典型非线性系统,传统的基于叠加规律的频域分析方法不能适用,应采用时域分析的方法求得振动响应的解。
路面对车辆的激励通常是不确定和满足统计规律,求解困难。
应用M ATLAB /SI MULI NK 进行仿真计算可以获得较好的效果[3]。
1 油气悬架原理和建模单气室油气悬架一般由悬架缸、主活塞、蓄能器和活塞杆组成。
某单气室油气悬架结构如图1所示,主活塞与悬架缸构成了主油室 ,中空的活塞杆内腔为副油室 ,把主油室和蓄能器以浮动活塞分割,蓄能器的气囊和浮动活塞组成气室!,各腔的压力、体积、面积如图1所示。
当悬架处在压缩行程(活塞杆向上运动)时,I 腔的油液受到压缩向两个方向运动,一部分油液经过单向阀2和阻尼孔1流入 腔;另一部分油液进入蓄能器,使气室容积减小,氮气压力升高。
在这一过程中由于单向阀2和阻尼孔1同时使中心腔与 腔连通,油液流经单向阀2和阻尼孔1的流速较低,产生的油液阻尼力比较小,因此主要由蓄能器内的气体受到压缩产生弹性作用来抑制活塞杆的向上运动。
图1 油气悬架模型Fig .1M odel o f H ydro pneu ma ti c Suspen s i o n伸张行程时,活塞杆向下运动,I 腔的体积增大、压力减小, 腔体积减小、压力增大, 腔和气室!中的部分油液流向I 腔,此时因油液单向阀关闭,产生的阻尼力较大,用于衰减振动。
分析物理模型时作如下简化:油液的质量与悬架油缸组件的质量均忽略不计;各构件没有弹性变形;各密封环节工作可靠、系统没有内泄漏和外泄漏;悬架油缸润滑良好、忽略库仑摩擦的影响;油液是连续不可压缩的、不考虑油液流动过程中气穴现象的影响、不考虑管路的沿程损失和局部损失。
可得F =p 1A 1-p 2A 2(1)静平衡位置时,各腔室的压力相同,设为p s ,即p 1=p 2=p 4=p s(2)在活塞被压缩和伸张时,主油室内油液体积变化等于蓄能器内油液体积变化,即收稿日期:2010-05-14∀59∀第37卷第4期 拖拉机与农用运输车 V o.l 37N o .42010年8月 T racto r&F ar m T ransporter A ug .,2010A 1x =Q 14(3)式中,Q 14为主油室流入蓄能器的流量,流入为正,流出为负。
由孔口淹没出流理论[4]得,主油室和副油室的压力差为p 1-p 2=2Q 12C d A 2sgn ( x )(4)p 2=p 4(5)式中,A 为阻尼孔和单向阀的面积之和,在压缩行程为阻尼孔和单向阀面积之和,在伸张行程为阻尼孔的面积;C d 为节流口流量系数,取0.62。
蓄能器内气体体积变化满足p 4V r 4=p s V r4s(6)式中,V 4为蓄能器气囊内气体的体积;V 4s 为静平衡位置蓄能器气囊内气体体积。
当汽车振动缓慢时,气体的状态变化可以近似看作等温过程,r =1.0。
当汽车振动剧烈时,气体的状态变化近似于绝热过程,r =1.4,一般情况r 取1.3[5]。
式(1)~式(6)即为单气室油气分离式油气悬架的非线性数学模型。
2 二自由度振动模型当汽车的悬挂质量分配系数接近1时,可以认为车辆前、后轴上方的簧载质量在垂直方向独立振动,因此可以把汽车简化为二自由度的双质量振动系统。
2.1 车轮-车身二自由度模型设车身质量为m 2,车桥质量为m 1,轮胎刚度为k t ,悬架刚度为k,悬架阻尼系数为c,x 0,x 1,x 2分别为路面、车桥、车身的垂向位移,方向朝上,可以建立图2所示模型。
图2 二自由度振动模型F i g .22DOF V ibration M od e l可得振动方程如下m 2x ∀∀2+c ( x 2- x 1)+k (x 2-x 1)=0(7)m 1x ∀∀1-c ( x 2- x 1)-k (x 2-x 1)+k t (x 1-x 0)=0(8)式(7)~式(8)中油气悬架的刚度k 和阻尼c 是非线性的,可以根据公式(1)~式(6)求解。
x 0是路面垂直位移的数值,沿行驶方向变化,一般可以表示为路程的函数,考虑车速时,一般表示为时间的函数。
2.2 路面激励时域函数非线性悬架系统的引入,使研究需在时域中进行,所需的路面不平度激励也应是时域信号。
时域路面激励信号的获得方法主要有两种,即通过试验测量和使用时域模型仿真。
路面不平度的常用表示方法有幂函数和有理函数两种,均满足理论计算要求。
路面不平度常用幂函数表示为G q (n )=G q (n 0)nn 0-w(9)式中,G q (n 0)为路面不平度系数,根据路面等级的不同数值不同;w 为频率指数,一般路面的的频率指数为2。
越野路面的频率指数较高,在此我们采用定远试验场的越野路面频率指数为2.58。
用幂函数或有理函数路面模型构造路面不平度时域输入的方法主要有谐波叠加法[6]、基于有理函数的滤波白噪声生成法[7]、AR /AR M A 模型法和基于幂函数的FF T 逆变换生成法等。
在此我们用谐波叠加法(蒙特卡洛法)得到路面不平度时间函数:构造一组在(0,1)内均匀分布的随机数序列,利用这些随机数生成三角级数(正弦波),通过这些三角级数叠加产生一定功率谱密度的路面不平度时间函数[8]。
用谐波分析法可以得到不同等级路面、不同车速时的时域路面输入,因工程车辆经常使用于无路和坏路面,在此我们主要构造了越野路面的时域模型。
图3是以上方法产生的车速u =20km /h 时越野路面的时域信号。
图3 20km /h 越野路面时域输入Fig .3Tm i e D o ma in I n pu t o f O ff r oad Te rrain a t 20km /h2.3 振动评价指标悬架影响车辆的平顺性、安全性和占用空间,常用以下3个评价指标考核。
1)平顺性指标:车身加速度表征平顺性,常用车身加速度均方根值评价,美国军方的研究表明,车身垂直加速度均方根值超过2m /s 2时,驾驶员和乘员失去工作能力,我们以此作为评价指标[8]。
2)占用空间指标:悬架动行程簧载质量与非簧载质量之间的相对位移,亦称悬架的动挠度。
动挠度大于限位行程时,车轮和车身之间发生刚性撞击,平顺性和安全性下降。
悬架的动行程大于3倍动行程均方根值的概率为0.26%,这里采用悬架动行程的均方根值来作为其评价指标;要求悬架动行程的均方根值小于限位行程的1/3倍。
3)安全性指标:车轮相对动载荷车轮相对动载荷是车轮动载荷均方根值和满载静载荷的比值,表征轮胎的接地性,可以判断车辆行驶过程中车轮是否离开地面。
车轮离开地面后无法操纵,安全性下降,一般认为车轮相对动载荷在45%以下时安全性较好。
3 MATLAB /S I MUL I NK 联合时域仿真3.1 仿真模型根据式(1)~式(8),可以用MATLAB 的S I M UL I NK 模块建立如图4所示的仿真模型。
用谐波叠加法编写M ATLAB M 文件在工作空间产生路面时域输入信号,导入S I M UL I NK 模块即可进行仿真分析得到某种路面和某种车速时的车辆振动响应;改变悬架参数即可分析悬架结构参数变化对振动响应的影响。