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1、研究生课程(论文类)试卷____学年第学期课程名称:汽车系统动力学课程代码:论文题目:汽车的操纵动力学建模及分析学生姓名:专业﹑学号:学院:课程(论文)成绩:课程(论文)评分依据(必填):任课教师签字:日期:年月日汽车操纵动力学建模及分析1、课题要求1)根据所给参数,以及课上所提到的方法,建立汽车的操纵动力学的状态空间模型。72)在同样的转角输入情况下给出时域和频域的分析结果。3)在同样的稳态侧向加速度输入的情况下给出时域和频域的分析结果。4)通过模型等效线性系统的特征值,对汽车的稳定性进行分析。课
2、题所用参数:参数符号单位1949BuickFerrari质量mkg20451008横摆转动惯量Izkg*m^254281031前轴到质心的距离am1.4881.234后轴到质心的距离bm1.7121.022轴距Lm3.22.566前轮侧偏刚度CfN/rad77850后轮侧偏刚度CrN/rad765101、程序(由附件给出)2、计算结果及讨论(需有图表来说明)1)首先设置初始速度U=40m/s,δd=10°,运行VHD.m,产生一个由A,B,C,D构成的状态空间。2)运行time_domain1.m,
3、绘制U=40m/s,δd=10°,传动比为30时的时域图和频域图,如图1-1和1-2所示。图1-1角阶跃输入下的横摆角速度时域响应由图1-1可知,在同样的转向盘转角输入下,法拉利跑车的瞬态响应比别克轿车的要好,主要体现在较短的响应时间,较小的超调量以及更好地阻尼特性等。7图1-2角阶跃输入下的横摆角速度频域响应由图1-2可知,对于频域响应在同一行驶车速下,法拉利跑车的响应带宽大于别克轿车的响应带宽,从而也说明了前者具有更好地频率响应特性,对于相频特性,法拉利跑车的系统响应之后要比别克车的少,系统延迟
4、小。1)将稳态侧向加速度设定为ay=0.3g,车速设定为U=50m/s,运行steady_state.m,生成如下图示。图2-1稳态侧向加速度输入下的横摆角速度时域响应7由图2-1可知,在同样地稳态侧向加速度输入下,可以更清晰的看出法拉利跑车有着较短的响应时间,较小的超调量,以及更好的阻尼特性,其瞬态响应比别克轿车更好。图2-2稳态侧向加速度输入下的横摆角速度频域响应由图2-2可知,对于频域响应在同一行驶车速下,法拉利跑车的响应带宽大于别克轿车的响应带宽,从而也说明了前者具有更好地频率响应特性,对于
5、相频特性,法拉利跑车在初始时系统响应较别克车更多,但是之后系统响应要比别克车的少,系统延迟小。1)车速设定为10—60m/s,运行eigenvalue.m,得到如下图示。图3不同车速系统根轨迹图7由图中可知,随着车速的增加,两种车型的特征根随车速变化而变化的趋势不同,法拉利有着相对较大的稳定裕度,因此其特征根位置与别克车比更远离虚轴附件:1.VHD.m%模型参数g=9.8;%重力加速度(m/s^2)m=[20451008];%质量(kg)Iz=[54281031];%横摆转动惯量(kg*m^2)a=
6、[1.4881.234];%前轴到质心距离(m)b=[1.7121.022];%后轴到质心距离(m)L=[3.2002.256];%轴距(m)Cf=[77850];%前轮侧偏刚度(N/rad)Cr=[76510];%后轮侧偏刚度(N/rad)U=40;%速度(m/s)ay=0.3*g;%侧向加速度(m/s^2)%建立状态方程矩阵%矩阵AA11=-(Cf+Cr)./(m*U);A12=-(a.*Cf-b.*Cr)./(m*U)-U;A21=-(a.*Cf-b.*Cr)./(Iz*U);A22=-(a.
7、^2.*Cf+b.^2.*Cr)./(Iz*U);A1=[A11(1)A12(1);A21(1)A22(1)];A2=[A11(2)A12(2);A21(2)A22(2)];%矩阵BB11=Cf./m;B22=a.*Cf./Iz;B1=[B11(1);B22(1)];B2=[B11(2);B22(2)];%矩阵CDC=[01];D=0;%别克sys1=ss(A1,B1,C,D);%法拉利sys2=ss(A2,B2,C,D);%时域分析delta_d=10;T=5;%仿真时间ng=30;%转向系传动比
8、t=0:0.01:T;delta(1)=0;7fork=2:length(t)delta(k)=delta_d/ng;endY1=lsim(sys1,delta,t);Y2=lsim(sys2,delta,t);1.tme_domain1.m%车速为40m/s,δd=10°%绘制plot图figure(1)plot(t,Y1,'b');gridonholdonplot(t,Y2,'r');title('Yawrateresponseundersteerinputδd=