基于Matlab Simulink的四轮转向车辆操纵稳定性仿真.pdf

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1、Vol.16No.5系统仿真学报•957•May2004JOURNALOFSYSTEMSIMULATION基于Matlab/Simulink的四轮转向车辆操纵稳定性仿真*1,21吕红明陈南12(东南大学机械系江苏省南京市210096;盐城工学院机械系江苏省盐城市224003)摘要阐述了四轮转向车辆的特点基于Matlab/Simulink研究了横摆率跟踪的四轮转向车辆的操纵稳定性并给出了仿真实例和结果表明4WS车辆在高速范围内保持对操纵反应的灵敏一致又不过度在降低驾驶员操纵难度的情况下较大地改善了车辆在高速时的瞬态操纵稳定性关键词四轮转向操纵稳定性仿真横摆率模型

2、跟踪Matlab/Simulink文章编号1004-731X(2004)05-0957-03中图分类号TP461文献标识码ASimulationfortheHandlingandStabilityofFour-wheelSteeringVehicleBasedonMatlab/Simulink1,22LVhong-mingCHENNan1(DepartmentofMechanicalEngineeringSoutheastUniversity,Nanjing,210096,China;2DepartmentofMechanicalEngineering,Yan

3、chengInstituteofTechnology,Yancheng,224003,China)Abstract:Inthispaper,thedynamiccharacteristicsoffour-wheelsteering(4WS)vehicleareillustrated.WiththesoftwareofMatlab/Simulink,thehandlingstabilityof4WSvehiclebasedonyaw-ratetrackingcontrolisstudied,andthesimulationexampleandresultareg

4、ivenalso.Simulationshowsthatthe4WSvehicleisagilitytoandconsistentwithsteeringinputandthetransienthandlingstabilityisimproveddistinctivelywithoutincreasingdriver’shandlingdifficulty.Keywords:four-wheelsteering;handlingstability;simulation;yaw-rate;modeltracking;Matlab/Simulink描述系统典型环

5、节因此十分方便地建立系统模型而不1引言需要花较多时间编程并可以对系统作适当的实时修正或者按照仿真的最佳效果来调试及整定控制系统的参[1]四轮转向(Four-wheelsteering,4WS)作为一种有效数以提高系统的性能减少设计系统过程中反复修改改善车辆操纵性能的技术近期在高档车中应用正受到的时间实现高效率地开发系统的目标本文基于更多重视有在中低档车上应用的趋势使用4WS技术Matlab/simulink对四轮转向车辆的控制系统进行了设计的主要目的有减少车辆质心侧偏角减少车辆并对4WS车辆的操纵稳定性进行了仿真研究横摆率与车辆横向加速度之间的相差增加轮胎横向

6、力的裕度使其远离饱和状态从驾驶的观点看4WS14WS车辆运动的数学模型车辆低速时有较小的转弯半径这增强了车辆的低速性[3]能如更加灵活或和方便于泊车高速时4WS车辆由于理论和实验都证明在正常车速范围一般意义由较小的角和相差高速变道将更加平滑操纵控制的低速到高速的非紧急状态low-g低侧向加速度更容易乘客感觉更加舒适高速紧急避让时车体较和小操纵转角输入情况下二自由度车辆横向运动动少甩尾减少了车体扫过的包线面积从而减少了碰撞力学模型的精度是足够的车辆状态量为质心侧偏角â的可能性和横摆角速度r还研究与它们相关的侧向加速度[4]Matlab作为一种面向科学和工程计算的

7、高级计算机ay=V(b&+r)运动方程如下语言已成为国际科技界公认的最优秀应用软件[2]ì&ak1-bk2MV(b+r)=(k+k)b+r-kd-kdï121122VSimulink是Matlab提供的主要工具箱之一用于可视化í22ak+bkïIr&=(ak-bk)b+12r-akd+bkd的动态系统建模仿真和分析它采用系统模块直观地îz12V1122式中M为车辆质量Iz为车辆绕Z轴的转动惯量V为车辆纵向行驶速度ab分别为前后轮到车身之心收稿日期2003-03-10修回日期2003-04-25基金项目Ford-NSFC50122153的距离k1k2分别为前后轮

8、侧偏刚度d1d2分别为前作者简介吕红明