控制工程大作業(yè)

汽車懸掛系統(tǒng)MATLAB仿真分析

機(jī)電09-2班安廷豪0907060201汽車懸掛系統(tǒng)引言掛系統(tǒng)就是指由車身與輪胎間的彈簧和避震器組成整個(gè)支持系統(tǒng)。懸掛系統(tǒng)應(yīng)有的功能是支持車身，改善乘坐的感覺，不同的懸掛設(shè)置會(huì)使駕駛者有不同的駕駛感受。外表看似簡(jiǎn)單的懸掛系統(tǒng)綜合多種作用力，決定著轎車的穩(wěn)定性、舒適性和安全性，是現(xiàn)代轎車十分關(guān)鍵的部件之一。懸掛系統(tǒng)存在的意義有二：隔離路面的不平使行駛更舒適；行經(jīng)不平路面時(shí)保持輪胎與路面接觸。而改良懸掛對(duì)“飛車黨”來(lái)說只有一個(gè)目的就是改善操控性。彈簧是懸掛系統(tǒng)的主要組成部分。懸掛系統(tǒng)的彈簧以圈狀彈簧最常用，原因是容易制作、性能效率高、價(jià)格低。彈簧在物理學(xué)上的定義就是儲(chǔ)存能量，當(dāng)我們施一固定的力於彈簧，它會(huì)產(chǎn)生變形，當(dāng)我們移開施力則彈簧會(huì)有恢復(fù)原狀的趨勢(shì)，但彈簧在回彈時(shí)振蕩的幅度往往會(huì)超過它原來(lái)的長(zhǎng)度，直到有磨擦阻力的出現(xiàn)才會(huì)減緩彈簧回彈后造成的自由振蕩，這減緩彈簧自由振蕩的工作通常是避震器的任務(wù)。數(shù)學(xué)模型圖1工作原理圖設(shè)汽車輪胎的垂直運(yùn)動(dòng)xi作為輸入位移，汽車車體的垂直運(yùn)動(dòng)x0作為輸出位移，則根據(jù)牛頓第二定律，得到系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程：m1x’’=c(x0’-x’)+K2(x0-x)+K1(xi-x)m2x0’’=-c(x0’-x’)-K2(x0-x)已知初始條件為零，對(duì)上面兩式分別進(jìn)行拉氏變換，得：[m1S2+cS+（K1+K2）]X(S)=（cS+K2）X0（S）+K1Xi(S)[m2S2+cS+K2]X0(S)=(cS+K2)X(S)由這兩個(gè)拉氏變換等式可畫出系統(tǒng)的方塊圖，如圖2所示。圖2簡(jiǎn)化的汽車懸掛系統(tǒng)方塊圖消去中間變量X（S）,整理得到簡(jiǎn)化的汽車懸掛系統(tǒng)的傳遞函數(shù)：X0（S）/Xi(S)=K1(cS+K2)/m1m2S4+(m1+m2)cS3+[K1m2+(m1+m2)K2]S2+K1cS+K1K2由上式可見，這個(gè)簡(jiǎn)化的汽車懸掛系統(tǒng)式4階系統(tǒng)。用MATLAB進(jìn)行仿真分析根據(jù)上述傳遞函數(shù)選取一組數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真分析。m1=200kgm2=100kgK1=10000N/mK2=20000N/mc=2000N.s/m單位脈沖響應(yīng)：num=[00020000000200000000];den=[200006000006600000020000000200000000];G=tf(num,den);t=[0:0.1:20];figure(1)impulse(G,t)title('脈沖響應(yīng)');gridon單位階躍響應(yīng)：num=[00020000000200000000];

den=[200006000006600000020000000200000000];

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