《线性2DOF车辆模型》PPT课件

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1、第五章汽车的操纵稳定性本节将首先建立线性二自由度汽车模型，在此基础上，分析汽车的稳态响应特性、瞬态响应特性和频率响应特性。第三节线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应返回目录1一、线性二自由度汽车模型运动微分方程第三节线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应思考：车辆坐标系中，汽车共有多少个自由度？2一、线性二自由度汽车模型运动微分方程1.建模中假设2）忽略悬架的作用；车身只作平行于地面的平面运动，绕z轴的位移、绕y轴的俯仰角和绕x轴的侧倾角均为零，且；3）汽车前进速度不变。第三节线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应在上述假设下

2、，汽车被简化为只有侧向和横摆两个自由度的两轮汽车模型。1）忽略转向系统的影响，直接以前轮转角作为输入；假定汽车ay≤0.4g，轮胎侧偏特性处于线性范围内；不计地面切向力FX、外倾侧向力、回正力矩TZ、垂直载荷的变化对轮胎侧偏刚度的影响。3第三节线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应2.两轮汽车模型及车辆坐标系车辆坐标系与质心重合;将汽车的加速度、角加速度、外力与力矩沿车辆坐标系分解，得出外力、外力矩与汽车运动参数的关系，即进行运动学与动力学分析，可列出二自由度汽车的运动微分方程。4确定汽车质心（绝对）加速度在车辆坐标系的分量

3、ax和ay。第三节线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应3.运动学分析沿Ox轴速度分量的变化为5上式除以Δt并取极限得考虑到很小并忽略二阶微量同理可得第三节线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应6考虑到δ角较小4.二自由度汽车动力学分析第三节线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应汽车受到的外力沿轴向的合力和绕质心的力矩和为：78是、与三者的合成求解利用速度合成定理9求解利用速度合成定理是、、与三者的合成10线性二自由度汽车运动微分方程式代入11二自由度汽车模型对前轮角输入的响应稳态响应——等速圆周行驶时的稳态横摆角速度增益瞬态响应—

4、—横摆角速度瞬态响应频域响应——横摆角速度频率响应特性**求响应就是求解方程！12代入运动微分方程式得1.稳态响应稳态时ωr为定值消去v第三节线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应二、前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应——等速圆周行驶13称为稳态横摆角速度增益，也称转向灵敏度。K—稳定性因数。第三节线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应14R与u无关，汽车具有中性转向的特性。1）K=0，中性转向当K=0时，由第三节线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应2.稳态响应的三种类型此关系式就是汽车以极低车速行驶而无侧偏角时的转向关系。（图5-

5、25）15汽车运动关系求解横摆角速度增益当汽车低速转向时，离心力很小，FY1和FY2也很小，忽略车轮侧偏角。中性转向汽车的转向半径R等于汽车以极低车速转向（忽略侧偏角）时的转向半径R0。16由于K>0，所以R>R0且u↑→R↑汽车具有不足转向特性2）K＞0，不足转向当K＞0时，由横摆角速度增益比中性转向时要小。第三节线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应17K↑，↓不足转向量增加K值越大，横摆角速度增益越低，不足转向量越大。作业5.12：证明当车速为时，达到最大值？且为与轴距L相等的中性转向的汽车的横摆角速度增益的一半？2）K＞

6、0，不足转向18横摆角速度增益比中性转向时要大。由R

7、果K>0由于k1<0,k2<0

8、k1

9、↓,

10、k2

11、↑,b↑,a↓,不足转向量越大。奔驰CLK跑车：前轮205/55R16，后轮225/50R16。前205、后225的轮胎组合，使得前轮的侧偏刚度小于后轮，有利于营造不足转向特性。第三节线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应5）影响稳定性因数K的因素221）前、后轮侧偏角绝对值之差α1-α2由于ay与FY1/k1（即α1）、FY2/k2（即α2）符号相反，当α1、α2取绝对值时，ay也取绝对值K>0，不足转向K=0，中性转向K<0，过多转向第三节线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应3

12、.几个表征稳态响应的参数23由当汽车以极低车速行驶时当u提高后，如果汽车具有不足转向特性汽车具有过多转向特性与R的关系得24第三节线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应25K=0，R/R0=1，汽车具有中性转向特点；K>0，R/R0>