1、【精品文檔】如有侵權，請聯系網站刪除，僅供學習與交流線性二自由度汽車操縱穩定性Simulink仿真.精品文檔.線性二自由度汽車操縱穩定性Simulink仿真汽車的操縱穩定性是指在駕駛者不感到過分緊張、疲勞的情況下，汽車能夠遵循駕駛者通過轉向系統及轉向車輪給定的方向行駛，且遇到外界干擾時，汽車能夠抵抗干擾而保持穩定行駛的能力，汽車的操縱穩定性是汽車主動安全性的重要評價指標之一。操縱穩定性包括：汽車在轉向盤輸入或外界干擾輸入下的側向運動響應隨時間而變化的特性稱為時域響應特性；轉向盤輸入有角位移輸入和力矩輸入；外界干擾輸入主要指側向風和路面不平產生的側向力。1. 轉向盤角階躍輸入下的響應穩態響應，評

2、價參量為 橫擺角度速度增益轉向靈敏度瞬態響應，評價參量為 反應時間；橫擺角速度波動的無阻尼園頻率。2. 橫擺角速度頻率響應特性轉向盤轉角正弦輸入下，頻率由0至變化時，汽車橫擺角速度與轉向盤轉角的振幅比及相位差的變化規律。評價參量為：共振峰頻率；共振時的振幅比；相位滯后角；穩態增益。3. 轉向盤中間位置操縱穩定性轉向盤小轉角、低頻正弦輸入下，汽車高速行駛時的操縱穩定性。評價參量為：轉向靈敏度、轉向盤力特性、轉向功靈敏度。4. 回正性轉向盤力輸入下的時域響應。評價參量為：回正后剩余橫擺角速度與剩余橫擺角；達到剩余橫擺角速度的時間。輪胎的側偏特性為：，k為側偏剛度，一定時，側偏角越小越好，因此越大越

3、好；前輪側偏角在4度內時，輪胎側偏特性呈線性變化。圖1線性二自由度汽車模型對前輪角輸入的響應建模假設：忽略轉向系統的影響，直接以前輪轉角為輸入；忽略懸架的作用，車身僅作平行于地面的平面運動，繞z軸的位移、繞y軸的俯仰角和繞x軸的側傾角均為零；汽車前進速度不變。汽車被簡化為只有側向和橫擺兩個自由度的兩輪汽車模型。圖2假定汽車（質心加速度在y軸的投影），輪胎側偏特性處于線性范圍內，不計地面切向力Fx、外傾側向力Fy、回正力矩Tz、垂直載荷的變化對輪胎側偏剛度的影響；簡化后的兩輪汽車模型及車輛坐標系如下：圖3確定汽車質心加速度（絕對加速度）在車輛坐標系的分量和，圖4沿OX軸速度分量的變化為：考慮很小

4、，忽略二階微量，則有：上式除，取極限得同理可得二自由度汽車運動力學分析考慮較小，則有：質心側偏角 由于， 即動力學方程可變形為即狀態空間為其中仿真參數設置：仿真時間1.5s 汽車總質量 m=1818.2Kg 繞z軸轉動慣量IZ=3885Kgm2軸距L=3.084m 質心至前軸距離a=1.463m 質心至后軸距離b=1.585m前輪總側偏剛度k1=-62618N/rad 后輪總側偏剛度k2=-110185N/rad仿真模型為：仿真工況1：前輪轉角1度，車速80Km/h下，仿真結果為：仿真工況2：車速80Km/h下，前輪轉角分別為1度、2度和3度，仿真模型為：由上圖可見，在車速為80km/h下，隨前輪轉角的增大，汽車質心側偏角明顯增大且開始出現振蕩，固有圓頻率及阻尼比減小，超調量及穩定時間增加，因此應避免在高速行駛時急轉方向盤產生大的前輪轉角。仿真工況3：前輪轉角為2度，不同車速60km/h、80km/h、100km/h下橫擺角速度和質心側偏角響應曲線。仿真模型為：由圖可知，降低汽車行駛速度，可以減小