謝鵬飛MicrosoftOfficePowerPoint演示文稿

1、汽車操縱穩(wěn)定性瞬態(tài)響應(yīng)汽車操縱穩(wěn)定性瞬態(tài)響應(yīng)評價仿真評價仿真 姓姓 名：謝鵬飛名：謝鵬飛 專專 業(yè)：交通運輸業(yè)：交通運輸 指導(dǎo)老師：黃曉鵬指導(dǎo)老師：黃曉鵬 汽車的操縱穩(wěn)定性汽車的操縱穩(wěn)定性 需了解的基礎(chǔ)知識需了解的基礎(chǔ)知識 汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng) 汽車操縱穩(wěn)定性瞬態(tài)響應(yīng)實例仿真汽車操縱穩(wěn)定性瞬態(tài)響應(yīng)實例仿真 結(jié)論結(jié)論1 1 汽車的操縱穩(wěn)定性汽車的操縱穩(wěn)定性l 汽車的操縱穩(wěn)定性是指在駕駛者不感到過分緊張、疲勞的汽車的操縱穩(wěn)定性是指在駕駛者不感到過分緊張、疲勞的 情況下，汽車能遵循駕駛者通過轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及轉(zhuǎn)向車輪給定情況下，汽車能遵循駕駛者通過轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及轉(zhuǎn)向車輪給定 的方

2、向行駛，且當(dāng)遭遇外界干擾時，汽車能抵抗干擾而保的方向行駛，且當(dāng)遭遇外界干擾時，汽車能抵抗干擾而保 持穩(wěn)定行駛的能力。持穩(wěn)定行駛的能力。l 汽車的操縱穩(wěn)定性是汽車主動安全性的重要評價指標(biāo)。汽車的操縱穩(wěn)定性是汽車主動安全性的重要評價指標(biāo)。2 2 需要了解的基礎(chǔ)知識需要了解的基礎(chǔ)知識 MATLABMATLAB用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境，主要包括算的高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境，主要包括MATLABMATLAB和和SimulinkSimulink兩大部分。兩大部分。 傅氏變換傅氏變換是為簡化計算而建立的實變量

3、函數(shù)和復(fù)變量函數(shù)是為簡化計算而建立的實變量函數(shù)和復(fù)變量函數(shù)間的一種函數(shù)變換。對一個實變量函數(shù)作拉普拉斯變換，并在間的一種函數(shù)變換。對一個實變量函數(shù)作拉普拉斯變換，并在復(fù)數(shù)域中作各種運算，再將運算結(jié)果作拉普拉斯反變換來求得復(fù)數(shù)域中作各種運算，再將運算結(jié)果作拉普拉斯反變換來求得實數(shù)域中的相應(yīng)結(jié)果。實數(shù)域中的相應(yīng)結(jié)果。 質(zhì)心側(cè)偏角vurrvaauu1()rau 2rrvbbuu3 3 汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)建立線性二自汽車模型由度建立線性二自汽車模型由度u1與x軸的夾角側(cè)偏角3.1 3.1 運動學(xué)分析運動學(xué)分析 確定汽車質(zhì)心（絕對）確定汽車質(zhì)心（絕對） 加速度在車輛坐標(biāo)

4、系的加速度在車輛坐標(biāo)系的 分量分量oxox和和oyoy。沿沿OxOx軸速度分量的軸速度分量的變化為變化為利用固結(jié)于汽車的車輛坐標(biāo)系分析汽車運動利用固結(jié)于汽車的車輛坐標(biāo)系分析汽車運動cossinuuuvv coscossinsinuuuvv 考慮到 很小并忽略二階微量，上式可變?yōu)樯鲜匠詔并取極限得rddddxuavuvttryav u 同理可得uv 3.2 3.2 二自由度汽車動力學(xué)分析二自由度汽車動力學(xué)分析考慮到角較小二自由度汽車模型二自由度汽車模型11221122YZFkkMakbk1212coscosYYYZYYFFFMaFbFcos111 1YFk222YFk由于 整理后得二自由度汽車

5、運動微分方程式。rr12rabkkm vuuurr12rZabakbkIuu1212r1r221212r1r11Zkkakbkkm vuuakbka kb kakIurr12YabFkkuurr12ZabMakbkuuYyFmaZZrMI3.33.3轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入下橫擺角速度瞬態(tài)響應(yīng)轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入下橫擺角速度瞬態(tài)響應(yīng)二自由度汽車運動微分方程式（2）（1）由式（2）得1212r1r221212r1r11Zkkakbkkm v uuakbka kb kakIu22r12r1121ZIa kb kakuakbk求導(dǎo)后得求導(dǎo)后得代入式（代入式（1 1）得）得22r12r1121ZIa kb kak

6、uakbkvu22r1212rZZmI um a kb kIkk22212121212rkka kb kakbkmu akbkuu112muakLk k vu將上式寫成以 為變量的形式對上式進行拉氏變換可得rrr10mhcbb 2rrr10ms shs s csbs s bs r102( )sb sbG ssmshsc 經(jīng)過整理得 上式看成控制系統(tǒng)中的系統(tǒng)傳遞函數(shù)，即上式看成控制系統(tǒng)中的系統(tǒng)傳遞函數(shù)，即可將汽車看成一個開環(huán)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角可將汽車看成一個開環(huán)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角為為輸入激勵，汽車橫擺角速度輸入激勵，汽車橫擺角速度 為輸出響應(yīng)為輸出響應(yīng)。rr4 4 汽車操作穩(wěn)定性瞬態(tài)響應(yīng)實例仿真汽車

7、操作穩(wěn)定性瞬態(tài)響應(yīng)實例仿真4.1 4.1 直接利用直接利用simulink中的傳遞函數(shù)模塊進行中的傳遞函數(shù)模塊進行兩輪汽車兩輪汽車simulink仿真模型仿真模型結(jié)論：從圖上可以看出橫擺角速度曲線是單調(diào)上升的， 沒有出現(xiàn)超調(diào)和振蕩，6s后二自由度汽車系統(tǒng)保持的非常穩(wěn)定。2021-10-17角階躍輸入后得輸出響應(yīng)曲線角階躍輸入后得輸出響應(yīng)曲線4.2 4.2 利用微分方程進行仿真利用微分方程進行仿真兩輪汽車系統(tǒng)的角階躍響應(yīng)2021-10-17不同阻尼比對系統(tǒng)角階躍的影響4.2 4.2 利用微分方程進行仿真利用微分方程進行仿真具體程序如下：w=0.1:0.1:10; freqs(num,den,w)

8、;數(shù)學(xué)模型傳遞函數(shù)得頻率響應(yīng)特性幅頻特性反應(yīng)了駕駛員以不同頻率輸入指令時，汽車執(zhí)行駕駛員指令失真的程幅頻特性反應(yīng)了駕駛員以不同頻率輸入指令時，汽車執(zhí)行駕駛員指令失真的程度。度。相頻特性反應(yīng)了汽車橫擺角速度滯后于轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的失真程度。相頻特性反應(yīng)了汽車橫擺角速度滯后于轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的失真程度。5 5 結(jié)論結(jié)論 本文在研究汽車操縱穩(wěn)定性瞬態(tài)響應(yīng)評價仿真時，采本文在研究汽車操縱穩(wěn)定性瞬態(tài)響應(yīng)評價仿真時，采用最具有代表性的試驗方法用最具有代表性的試驗方法- -轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角階躍試驗以系統(tǒng)動轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角階躍試驗以系統(tǒng)動力學(xué)為基礎(chǔ)應(yīng)用機械系統(tǒng)仿真分析軟件力學(xué)為基礎(chǔ)應(yīng)用機械系統(tǒng)仿真分析軟件MATLABMATLAB，建

9、立二自由，建立二自由度汽車模型的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)直接利用度汽車模型的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)直接利用simulinksimulink中的傳遞函中的傳遞函數(shù)模塊進行和利用微分方程兩種方法進行仿真得到，數(shù)模塊進行和利用微分方程兩種方法進行仿真得到，通過不通過不同的的阻尼比，經(jīng)過仿真分析得到，隨著阻尼比同的的阻尼比，經(jīng)過仿真分析得到，隨著阻尼比增加，系增加，系統(tǒng)響應(yīng)越來越快，超調(diào)量越小，最終都收斂于穩(wěn)態(tài)值。統(tǒng)響應(yīng)越來越快，超調(diào)量越小，最終都收斂于穩(wěn)態(tài)值。 通過和實車對比，該仿真模型可以正確的反映汽車通過和實車對比，該仿真模型可以正確的反映汽車操縱穩(wěn)定性的基本性能，驗證了模型的正確性，可以用于工操縱穩(wěn)定性的基本性能，驗證了模型的正確性，可以用于工程分析，有很高的工程精度，可以用該模型對該車其他進行程分析，有很高的工程精度，可以用該模型對該車其他進行試驗仿真分析。證明了試驗仿真分析。證明了MATLABMATLAB仿真