基于Simulink的车辆两自由度操纵稳定性模型

1、基于Simulink的车辆两自由度操纵稳定性模型汽车操纵稳定性是汽车高速安全行驶的生命线，是汽车主动安全性的重要因素之一；汽车操纵稳定性一直汽车整车性能研究领域的重要课题。本文采用MATLAB仿真建立了汽车二自由度动力学模型，通过仿真分析了不同车速、不同质量和不同侧偏刚度对汽车操纵稳定性的影响。研究表明，降低汽车行驶速度，增加前后轮侧偏刚度和减小汽车质量可以减小质心侧偏角，使固有圆频率增加降低行驶车速还可以使阻尼比增加，超调量及稳定时间减少。车辆操纵稳定性评价主要有客观评价和主观评价俩种方法。客观评价是通过标准实验得到汽车状态量，再计算汽车操纵稳定性的评价指标，这可通过实车实验和模拟仿真完成，

2、在车辆开发初期可通过车辆动力仿真进行车辆操纵稳定性研究。1二自由度汽车模型为了便于掌握操纵稳定性的基本特性，对汽车简化为线性二自由度的汽车模型，忽略转向系统的影响，直接一前轮转角作为输入；忽略悬架的作用，认为汽车车厢只作用于地面的平面运动。2运动学分析分析时，令车辆坐标系原点与汽车质心重合。首先确定汽车质心的(绝对)加速度在车辆坐标系中的分量。VV+Avu利寸f+M时V+Av确定汽车质心的(绝对)加速度在车辆坐标系的分量和。Ox与Oy为车辆坐标系的纵轴与横轴。质心速度1与t时刻在Ox轴上的分量为u在Oy轴上的分量为v。2.1沿Ox轴速度分量的变化为：由于汽车转向行驶时伴有平移和转动，在t+At

3、时刻，车辆坐标系中质心速度的大小与方向均发生变化，而车辆坐标系中的纵轴和横轴亦发生变化，所以沿x轴速度分量变化为：(u+Au)cosA0u(v+Av)sinA0=ucosA0+AucosA0u一vsin0AvsinA0考虑到很小并忽略二阶微量，上式变成:u-vA0,除以t并取极限，便是汽车质心绝对加速度在车辆坐标系Ox和Oy上的分量为:ax=u-vr2.2二自由度动力学方程因此我们可以得出两自由度的基本操纵模型的运动方程:公式1)m(v+uw)=F+FryfyrIw=aF一bFzryfyr由于假设侧片刚度在线性区域，所以F=-Ka(公式2)ya在单轨模型中，前轮的侧向速度为v=v+arf后轮的

4、侧向速度为当a很小的时候,v=v-brr可以认为tanaa所以：u-bwUru公式3)m(v+uw)=k0-(曾停v-r1u(ak-bk)12Wur(ak-bk)(a2k+b2k)Iw=ako-i2v-i2wZ，r1uur其中k为前轮侧偏刚度1k为后轮侧偏刚度2将转向输入6作为系统的输入放在方程右边，并以状态空间方程的形式来表示，则可得到系统的运动方程为:(k+k)12_u(ak-bk)12u(ak-bk)mu+iu(a2k+b2k)iu丿(52.3转化成标准的状态空间方程X=AX+BUrv其中A二-P-iQ;B=P-iR;X=;输入矢量沏=5Iw)r转化为标准的状态空间方程为：X=AX+BU

5、Y=CX+DU其中rvX=;U=8(ak-bk)u+12r(k+k)12_mujw)rmuA=B=(ak-bk)12JIuzrk-mC=(oak1J1丿(a2k+b2k)12Iuz1)D=0M文件定义的参数值Simulink模型回BA865322356S9100FileEditViewInsertToolsDesktopWindowHelp吕屜|叵）禽靶Timeoffset:0二自由度汽车Simulink模型横摆角速度阶跃响应2.4以状态方程建立的仿真图Editor-F:MATLAB(hijarcun)zLioye3.rriFileEditTextGoCellToolsDebugDesktopWindo-a-1228;*-质心到刖轴距离b=L-a;+质心到后轴距离-kl=-51000;%前轮側偏剛度-k2=-60000;后轮侧偏剛度-p=-m0;0Iz;-Q=(kl+k2)/u-m*u+(a*kl-b*k2)/u;.(a*kl-b*k2)/u(a2*kl+b，2*k2)/u3-R=k