汽车2自由度和7自由度动力学建模仿真.doc

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1、1路面模型的建立在分析主动悬架控制过程时，路面输入是一个不可忽略的重要因素，本文利用白噪声信号为路面输入激励，其中，为下截止频率，Hz；G0为路面不平度系数，m3/cycle；U0为前进车速，m/sec；w为均值为零的随机输入单位白噪声。上式表明，路面位移可以表示为一随机滤波白噪声信号。这种表示方式来源于试验所测得的路面不平度功率谱密度（PSD）曲线的形状。我们可以将路面输入以状态方程的形式加到模型中：；D=0；考虑路面为普通路面，路面不平系数G0=5e-6m3/cycle；车速U0=20m/s；建模中，路面随机白

2、噪声可以用随机数产生（RandomNumber）或者有限带宽白噪声（Band-LimitedWhiteNoise）来生成。本文运用带宽白噪声生成，运用MATLAB/simulink建立仿真模型如下：图1路面模型2汽车2自由度系统建模图2汽车2自由度系统模型根据图2所示，汽车2自由度系统模型，首先建立运动微分方程：整理得：式中：为悬架阻尼，为悬架刚度，为轮胎刚度，为车身质量，为车轮质量，分别为车身位移、速度、加速度，分别为车轮位移、速度、加速度，为路面输入。选取状态变量和输入向量为：则可将系统运动方程及路面激励写成状

3、态空间矩阵形式，即：其中，A为状态矩阵，B为输入矩阵，其值如下：将车身加速度、轮胎动变形、悬架动行程作为性能指标，即：将性能指标项写为状态变量以及输入信号的线性组合形式，即：其中：运用MATLAB/simulink建立仿真模型如下：图3汽车2自由度simulink模型3汽车7自由度系统建模图4汽车7自由度系统模型根据图2所示，汽车2自由度系统模型，首先建立运动微分方程：在俯仰角和侧倾角较小时，车身四个端点处的垂向位移有如下关系：（1）（2）（3）（4）因此，车身质心处的垂向运动方程为：（5）车身俯仰运动方程为：（6

4、）车身侧倾运动方程为：（7）四个非簧载质量的垂向运动方程分别为：（8）（9）（10）（11）以上（5）~（11）七个微分方程代表了七自由度整车动力学模型。取、、、、、和为状态变量建立形如的微分矩阵方程，得：（12）（13）（14）（15）（16）（17）（18）取微分方程（12）~（18）的各项系数，得到质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵和输入矩阵：微分方程中，下标A、B、C、D分别表示左前、右前、左后、右后车轮，为车身质心处的垂向位移，为车轮的垂向位移，为车辆的俯仰角，为车辆的侧倾角，为路面输入垂向位移。另外，为车辆簧

5、载质量，为车辆非簧载质量，为车身质心至前轴距离，为车身质心至后轴距离，为前轴轮距，为后轴轮距，为悬架弹簧刚度，为轮胎刚度，为悬架阻尼系数，为俯仰转动惯量，为侧倾转动惯量。运用MATLAB/simulink建立仿真模型如下：