七自由度整车模型及参数

七自由度整车模型及参数

七自由度线性整车模型如图1.1所示。图中各符号意义如下： s M 、θI 、φI ——悬挂质量、悬挂质量的侧倾转动惯量和俯仰转动惯量； 1t m 、2t m 、3t m 、4t m ——非悬挂质量（分别为前左、前右、后左、后右，下同）； 1s k 、2s k 、3s k 、4s k ——悬架刚度系数；

1t k 、2t k 、3t k 、4t k ——轮胎刚度；

1s c 、2s c 、3s c 、4s c ——阻尼器阻尼系数；

1u 、2u 、3u 、4u ——作用于悬架的控制力；

1r x 、2r x 、3r x 、4r x ——地面扰动输入；

1t x 、2t x 、3t x 、4t x ——非簧载质量位移；

1s x 、2s x 、3s x 、4s x ——悬挂质量与悬架连接处的位移；

c x 、θ、φ——悬挂质量的垂直位移、侧倾角、俯仰角；

xf l 、xr l ——悬挂质量质心至前后车轴的距离；

ylf l 、ylr l ——前后悬挂质量质心至左轮的距离。

图1.1 七自由度整车模型

令地面扰动输入向量T r r r r x x x x w ][4321

=、车轮位置向量T t t t t t x x x x x ][4321

=、悬挂质量运动向量T c C x X ][φθ=、悬架控制力向量T u u u u u ][4321

=、悬挂质量与悬架的四个连接点处的位置向量T s s s s t x x x x x ][4321=、悬架动挠度向量T st st st st st x x x x x ][4321=（1st x 、2st x 、3st x 、4st x 分别表示前左、前右、后左、后右悬架动挠度），易知，t s st x x x -=。 根据悬架的特点和几何关系可以得出：

C s HX x = （1）

式中 ⎥⎥⎥⎥⎥⎦

⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡----=xr ylr xr ylr xf ylf xf ylf l l l l l l l l H 1111 根据牛顿第二定律，系统总的运动方程可表示为：

)()()()()(w x K u x X H C x HX K x M u H x X H C H x HX K H X M t

t t C S t C s t t T t C S T t C s T C b ----+-=+----= （2） 式中

),,(φθI I M diag M s b =，),,,(4321s s s s s k k k k diag K =，),,,(4321s s s s s c c c c diag C =，),,,(4321t t t t t m m m m diag M =，),,,(4321t t t t t k k k k diag K =

令[]T t C x X x

=ˆ则上述运动微分方程可以表示为： u E w E x K x D x

M 21ˆˆˆ+=++ （3） 式中

⎥⎦⎤⎢⎣⎡=t b M M M ，⎥⎦

⎤⎢⎣⎡+--=t s s s T s T K K H K K H H K H K ，⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=s s s T s T C H C C H H C H D ，⎥⎦⎤⎢⎣⎡=t K E 01，⎥⎦

⎤⎢⎣⎡-=I H E T 2 选取状态向量[]

T x x x ˆˆ~= ，则式（3.5）的状态空间形式为： u B w B x A x 21~~~~~++= （4） 式中 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=--D M K

M I A 110~，⎥⎦⎤⎢⎣⎡=-1110~E M B ，⎥⎦⎤⎢⎣⎡=-2120~E M B