基于Matlab/Simulink的1/4车辆动力学模型

用户9925864

发布于 2022-07-27 01:25:05

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1、1/4半主动悬架模型

上图中， Zs表示簧载质量位移，Zu表示非簧载质量位移，ms表示簧载质量，mu表示非簧载质量，kt表示轮胎刚度，ks表示悬架刚度，cs表示悬架阻尼， Fmr表示磁流变悬架阻尼力。在这里为了简化计算，不把控制方法作为重点，所以Fmr视为0。其它参数的值分别是

ms=310kg，

mu=70kg，

ks=27358N/m，

kt=309511N/m，

cs=984N.s/m。

确定模型和参数以后，根据牛顿第二定律在确定该模型的微分方程。

确定微分方程后，便可以在simulink搭建模型了，其中搭建模型的核心思想就是将ms和mu除到右边然后搭模型使等式左右两边相等。

2、状态空间法搭建1/4汽车半主动悬架系统动力学模型

先确定状态变量，后取系统的输入量，再将1/4车辆系统以状态方程形式表示。

选取状态变量为：

取系统输入量为:

则系统以状态方程形式表示为：

这样选取参照的是simulink里的state-space模块，该模块的用法可以参照Matlab里的说明书，下方便是Matlab的官方解释，也可以在Matlab内部直接搜索state-space模块，也会出现相对应的解释和说明。

http://ww2.mathworks.cn/help/simulink/slref/statespace.html。

在这里，我们选取了4个状态向量，所以n=4。输入为路面激励和阻尼力2个向量，所以m=2。输出的数量自己随意定，在本文中选取的是簧载质量速度、非簧载质量速度、簧载质量位移、簧载质量加速度。然后建立ABCD四个矩阵，矩阵代码如下。

这4个矩阵求出来的原理如下图。

设计完以后，对simulink框架进行设计，路面激励模块搭建本文参照卢少波博士论文里的公式如下，也可以参照喻凡老师的《汽车系统动力学》。该公式中w(t)为高斯白噪声，在simulink中用Band-Limited White Noise模块代替。v 为车速，这里取60km/h。Gq(n0) 为参考空间频率n0下的路面功率谱密度值，其取值请参考下表。