谢鹏飞MicrosoftOfficePowerPoint演示文稿

1、汽车操纵稳定性瞬态响应汽车操纵稳定性瞬态响应评价仿真评价仿真 姓姓 名：谢鹏飞名：谢鹏飞 专专 业：交通运输业：交通运输 指导老师：黄晓鹏指导老师：黄晓鹏 汽车的操纵稳定性汽车的操纵稳定性 需了解的基础知识需了解的基础知识 汽车模型对前轮角输入的响应汽车模型对前轮角输入的响应 汽车操纵稳定性瞬态响应实例仿真汽车操纵稳定性瞬态响应实例仿真 结论结论1 1 汽车的操纵稳定性汽车的操纵稳定性l 汽车的操纵稳定性是指在驾驶者不感到过分紧张、疲劳的汽车的操纵稳定性是指在驾驶者不感到过分紧张、疲劳的 情况下，汽车能遵循驾驶者通过转向系统及转向车轮给定情况下，汽车能遵循驾驶者通过转向系统及转向车轮给定 的方

2、向行驶，且当遭遇外界干扰时，汽车能抵抗干扰而保的方向行驶，且当遭遇外界干扰时，汽车能抵抗干扰而保 持稳定行驶的能力。持稳定行驶的能力。l 汽车的操纵稳定性是汽车主动安全性的重要评价指标。汽车的操纵稳定性是汽车主动安全性的重要评价指标。2 2 需要了解的基础知识需要了解的基础知识 MATLABMATLAB用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLABMATLAB和和SimulinkSimulink两大部分。两大部分。 傅氏变换傅氏变换是为简化计算而建立的实变量

3、函数和复变量函数是为简化计算而建立的实变量函数和复变量函数间的一种函数变换。对一个实变量函数作拉普拉斯变换，并在间的一种函数变换。对一个实变量函数作拉普拉斯变换，并在复数域中作各种运算，再将运算结果作拉普拉斯反变换来求得复数域中作各种运算，再将运算结果作拉普拉斯反变换来求得实数域中的相应结果。实数域中的相应结果。 质心侧偏角vurrvaauu1()rau 2rrvbbuu3 3 汽车模型对前轮角输入的响应汽车模型对前轮角输入的响应建立线性二自汽车模型由度建立线性二自汽车模型由度u1与x轴的夹角侧偏角3.1 3.1 运动学分析运动学分析 确定汽车质心（绝对）确定汽车质心（绝对） 加速度在车辆坐标

4、系的加速度在车辆坐标系的 分量分量oxox和和oyoy。沿沿OxOx轴速度分量的轴速度分量的变化为变化为利用固结于汽车的车辆坐标系分析汽车运动利用固结于汽车的车辆坐标系分析汽车运动cossinuuuvv coscossinsinuuuvv 考虑到 很小并忽略二阶微量，上式可变为上式除以t并取极限得rddddxuavuvttryav u 同理可得uv 3.2 3.2 二自由度汽车动力学分析二自由度汽车动力学分析考虑到角较小二自由度汽车模型二自由度汽车模型11221122YZFkkMakbk1212coscosYYYZYYFFFMaFbFcos111 1YFk222YFk由于 整理后得二自由度汽车

5、运动微分方程式。rr12rabkkm vuuurr12rZabakbkIuu1212r1r221212r1r11Zkkakbkkm vuuakbka kb kakIurr12YabFkkuurr12ZabMakbkuuYyFmaZZrMI3.33.3转向盘角阶跃输入下横摆角速度瞬态响应转向盘角阶跃输入下横摆角速度瞬态响应二自由度汽车运动微分方程式（2）（1）由式（2）得1212r1r221212r1r11Zkkakbkkm v uuakbka kb kakIu22r12r1121ZIa kb kakuakbk求导后得求导后得代入式（代入式（1 1）得）得22r12r1121ZIa kb kak

6、uakbkvu22r1212rZZmI um a kb kIkk22212121212rkka kb kakbkmu akbkuu112muakLk k vu将上式写成以 为变量的形式对上式进行拉氏变换可得rrr10mhcbb 2rrr10ms shs s csbs s bs r102( )sb sbG ssmshsc 经过整理得 上式看成控制系统中的系统传递函数，即上式看成控制系统中的系统传递函数，即可将汽车看成一个开环系统，转向盘转角可将汽车看成一个开环系统，转向盘转角为为输入激励，汽车横摆角速度输入激励，汽车横摆角速度 为输出响应为输出响应。rr4 4 汽车操作稳定性瞬态响应实例仿真汽车

7、操作稳定性瞬态响应实例仿真4.1 4.1 直接利用直接利用simulink中的传递函数模块进行中的传递函数模块进行两轮汽车两轮汽车simulink仿真模型仿真模型结论：从图上可以看出横摆角速度曲线是单调上升的， 没有出现超调和振荡，6s后二自由度汽车系统保持的非常稳定。2021-10-17角阶跃输入后得输出响应曲线角阶跃输入后得输出响应曲线4.2 4.2 利用微分方程进行仿真利用微分方程进行仿真两轮汽车系统的角阶跃响应2021-10-17不同阻尼比对系统角阶跃的影响4.2 4.2 利用微分方程进行仿真利用微分方程进行仿真具体程序如下：w=0.1:0.1:10; freqs(num,den,w)

8、;数学模型传递函数得频率响应特性幅频特性反应了驾驶员以不同频率输入指令时，汽车执行驾驶员指令失真的程幅频特性反应了驾驶员以不同频率输入指令时，汽车执行驾驶员指令失真的程度。度。相频特性反应了汽车横摆角速度滞后于转向盘转角的失真程度。相频特性反应了汽车横摆角速度滞后于转向盘转角的失真程度。5 5 结论结论 本文在研究汽车操纵稳定性瞬态响应评价仿真时，采本文在研究汽车操纵稳定性瞬态响应评价仿真时，采用最具有代表性的试验方法用最具有代表性的试验方法- -转向盘转角阶跃试验以系统动转向盘转角阶跃试验以系统动力学为基础应用机械系统仿真分析软件力学为基础应用机械系统仿真分析软件MATLABMATLAB，建

9、立二自由，建立二自由度汽车模型的数学模型，根据直接利用度汽车模型的数学模型，根据直接利用simulinksimulink中的传递函中的传递函数模块进行和利用微分方程两种方法进行仿真得到，数模块进行和利用微分方程两种方法进行仿真得到，通过不通过不同的的阻尼比，经过仿真分析得到，随着阻尼比同的的阻尼比，经过仿真分析得到，随着阻尼比增加，系增加，系统响应越来越快，超调量越小，最终都收敛于稳态值。统响应越来越快，超调量越小，最终都收敛于稳态值。 通过和实车对比，该仿真模型可以正确的反映汽车通过和实车对比，该仿真模型可以正确的反映汽车操纵稳定性的基本性能，验证了模型的正确性，可以用于工操纵稳定性的基本性能，验证了模型的正确性，可以用于工程分析，有很高的工程精度，可以用该模型对该车其他进行程分析，有很高的工程精度，可以用该模型对该车其他进行试验仿真分析。证明了试验仿真分析。证明了MATLABMATLAB仿真