汽车系统动力学编程作业.doc

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1、1行驶动力学计算机建模，仿真及主动悬架控制器设计1.1建立M文件%车辆模型参数mb=320;%簧载质量(kg)mw=40;%非簧载质量(kg)ks=20000;%悬架刚度（N/m）kt=200000;%轮胎刚度（N/m）swsc=+-100;%悬架工作空间（mm）%仿真路面输入参数g0=5*10^-6;%路面不平度系数（m^3/cycle）u=20;%车速（m/s）f0=0.1;%下截止频率（Hz）%性能指标加权系数q1=80000;%轮胎动位移q2=5;%悬架动行程q3=1;%车身加速度%系统输入x0=wgn(10001,1,20);%生成高斯白噪声（采样点数列

2、数功率）t=0:0.005:50;%仿真时间Tw=[t'x0];%系统输入序列[仿真时间序列白噪声序列]%系统状态方程矩阵A=[00-ks/mbks/mb0;00ks/mw-(ks+kt)/mwkt/mw;10000;01000;0000-2*pi*f0];B=[1/mb;-1/mw;0;0;0];F=[0;0;0;0;2*pi*(g0*u)^0.5]；%二次最优控制器设计Q=[00000;00000;00q2+ks^2/mb^2-q2-ks^2/mb^20;00-q2-ks^2/mb^2q1+q2+ks^2/mb^2-q1;000-q1q1];R=1/mb^2;

3、N=[0;0;-ks/mb^2;ks/mb^2;0];[K,S,E]=LQR(A,B,Q,R,N);%K为最优控制反馈增益矩阵以上程序执行后可得到的结果为：A=[00-62.562.50;00500-55005000;10000;01000;0000-0.6];B=[0.0031;-0.025;0;0;0];F=[0;0;0;0;0.0628];K=[711.88-1241.5-19284-2038.520864];Tw[时间序列白噪声幅值序列]...1.2建立simulink模型设置输入模块：（Tw序列）设置状态空间方程参数：（其中B矩阵为M执行结果中B与F矩阵

4、的和矩阵维数：4×2）...设置增益模块：（K矩阵）1.3执行结果根据以上设置执行仿真，可得如下结果：车身加速度（m/s^2）-时间（s）悬架动行程(m)-时间（s）轮胎动位移(m)-时间（s）...路面位移输入(m)-时间（s）1.4结果分析根据上图可分别导出车身加速度BA，悬架动行程SWS，轮胎动位移DTD的数据。三者都是6136×2的矩阵，第一列为幅值对应的时间，第二列为三者的幅值，对其第二列分别求均方根值，程序为：Y=sqrt(sum(X(:,2).^2)/6136)执行程序，可得主动悬架性能指标的均方根值如表1。在相同仿真条件下，可对一个被动系统进行分析

5、，取悬架刚度Ks=22000N/m，阻尼系数Cs=1000N*s/m。其他参数均与主动系统相同，计算可得被动系统性能指标如表1。表1主动悬架与被动悬架性能指标均方根值的比较性能指标单位均方根值主动悬架被动悬架车身加速度m/s21.42881.7533悬架动行程mm44.317.6轮胎动位移mm5.96.0由表可见，在轮胎动位移基本相同的情况下，所设计的最优主动悬架显著地降低了车身的垂向振动加速度，与被动悬架系统相比，其均方根值减少了18.5%。而且，主动悬架系统的悬架动行程被很好的控制在设计的范围（±100mm）内，且比被动悬架的行程大了许多，意味着许用的悬架工作

6、空间得到了更充分的利用。...2操纵动力学计算机建模及分析2.1操纵动力学模型建立%模型参数m=[20451008];%质量Izz=[54281031];%横摆转动惯量a=[1.4881.234];%前轴到质心距离b=[1.7121.022];%后轴到质心距离Caf=[77850117440];%前轮侧偏刚度Car=[76510144930];%后轮侧偏刚度uc=40;%速度%建立状态方程矩阵%矩阵AA11=-(Caf+Car)./(m*uc);A12=-(a.*Caf-b.*Car)./(m*uc)-uc;A21=-(a.*Caf-b.*Car)./(Izz*u

7、c);A22=-(a.^2.*Caf+b.^2.*Car)./(Izz*uc);A1=[A11(1)A12(1);A21(1)A22(1)];A2=[A11(2)A12(2);A21(2)A22(2)];%矩阵BB11=Caf./m;B22=a.*Caf./Izz;B1=[B11(1);B22(1)];B2=[B11(2);B22(2)];%矩阵CDC=[01];D=0;执行结果为：A1=[-1.8870-39.8149;0.06981-1.8267]A2=[-6.5072-39.9207;0.0775-8.0070]B1=[38.0685;21.3413]B2=

8、[116.