基于simulink的车辆动力学仿真模型研究

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1、·信息技术·岳三玲，等·基于Simulink的车辆动力学仿真模型研究基于Simulink的率辆动力学仿真模型研究岳三玲，卜继玲，傅茂海(西南交通大学机械工程学院，四川成都610031)摘要：采用Simulink分别建立了车辆垂向一横向空间动力学模型、垂向动力学模型以及横向动力学模型，并根据三者的动力学性能仿真表现，x,ttL提出了三种动力学模型的适应工况。关键词：Simulink；仿真模型；动力学性能中图分类号：THll3；U292．9；TP391．9文献标志码：B文章编号：1671-5276(2

2、010)01-0127-04ResearchonDynamicSimulationModelsofVehicleSystemBasedonSimulinkYUESan—ling，BUJi-ling，FUMao-hai(SchoolofMechanicalEngineering，SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu610031，China)Abstract：ThreedynamicmodelsarerespectivelybuiltbySimulink，theyar

3、evertical-lateralspacedynamicmodel，verticaldynamicmodelandlateraldynamicmode1．Theadaptiveconditionsofthethreemodelsareproposedaccordingtothesimulationsoftheirdy-namicperformance．Keywords：Simulink；simulationmodel；dynamicperformance轨道车辆是一个复杂的动力系统，在线路运行过

4、程模型，减少自由度数目，如3自由度模型(车体横移和中，系统中各组成构件由于各种激扰的作用会产生力和位测滚、构架的横移)，5自由度模型(轮对横移、构架和移的动态变化，这是机车车辆系统动力学的研究内容。采车体的横移和测滚)，7自由度模型(两个构架的横用商业动力学仿真分析软件如ADAMS，Simpack，NUCARS移和摇头、车体的横移、测滚和摇头)，10自由度模型等，可以快速有效地建立传统常规车辆的动力学模型。但(四个轮对的浮沉、两个构架的浮沉和点头、车体的浮沉随着铁路运输的发展，特别是进入高速化阶段

5、以来，为了和点头)，15自由度模型(四个轮对的横移和摇头、两个提高车辆的各种动力学性能，各国对车辆及其零部件的结构架的横移和摇头、车体的横移、测滚和摇头)，17自由度构和技术进行了许多的改进和创新，如主动悬挂装置、自模型(四个轮对的横移和摇头、两个构架的横移、测滚和摇头，车体的横移、测滚和摇头)。现已分别建立了10动控制系统等新技术，这就需要进行软件的二次开发才能自由度垂向动力学模型，17自由度横向动力学模型和31建立起仿真模型，提高了对研究人员的要求。MATLAB是目前世界上最为流行的以数值计算

6、为主自由度的垂向一横向空间模型(表1)。的软件，其自带仿真工具包Simulink可以方便地建立框图表1车辆系统动力学模型的自由度式动态系统模型，通过仿真不断的优化和改善用户的设计。无论是离散的、连续、条件执行的、多采样的或t昆合系统，Simulink都是描述动态系统模型的有力工具，与传统的仿真软件相比，具有更直观、方便、灵活的特点。现采用Simulink建立了车辆系统的垂向、横向以及垂向一横向空间动力学模型，并对比分析了三个模型的仿真结果。1车辆动力学模型车辆系统是复杂的非线性多体系统，由于车体、

7、转向架构架和轮对等质量体的刚度相对其悬挂系统的刚度大很多，故可以不考虑其弹性，这样就可以把车辆系统简化为多刚体2Simulink建模系统。其动力学问题可以借助多体系统动力学进行分析，即整个车辆系统的动力学问题可以采用如下方程表达：2．1刚体建模[M]{，}+C(，)+K(，)=F(t)(1)式中：为质量矩阵；C为阻尼矩阵；为刚度矩阵；为状系统中车体、构架和轮对均被视为刚体，根据式(1)态向量；，为激扰力矢量。建立每个质量体的运动微分方程，利用Simulink标准模块一般情况下需要根据研究目的的不同

8、尽量简化车辆库中的模块建立图形化的微分表达式，并将每个刚体的多作者简介：岳三玲(1985一)，女，湖南邵阳人，硕士研究生，研究方向为车辆设计与理论。MachineBuildingAutomation，Feb2010，39(J)：127—130·127··信息技术·岳三玲，等·基于Simulink的车辆动力学仿真模型研究个运动微分方程组合在一起，构建子系统，从而使得整个模块得到相应的状态，作为悬挂子系统的输入，经过一定模型更加简洁、可读性更高。其中激扰力为子系统的输入的运算处理，得到