汽车操纵动力学建模及分析

研究生课程（论文类）试卷_学年第学期课程名称汽车系统动力学课程代码论文题目汽车的操纵动力学建模及分析学生姓名专业学号学院课程（论文）成绩课程（论文）评分依据（必填）任课教师签字日期年月日汽车操纵动力学建模及分析1、课题要求1）根据所给参数，以及课上所提到的方法，建立汽车的操纵动力学的状态空间模型。2）在同样的转角输入情况下给出时域和频域的分析结果。3）在同样的稳态侧向加速度输入的情况下给出时域和频域的分析结果。4）通过模型等效线性系统的特征值，对汽车的稳定性进行分析。课题所用参数参数符号单位1949BUICKFERRARI质量MKG20451008横摆转动惯量IZKGM254281031前轴到质心的距离AM14881234后轴到质心的距离BM17121022轴距LM322566前轮侧偏刚度CFN/RAD77850117440后轮侧偏刚度CRN/RAD765101449302、程序（由附件给出）3、计算结果及讨论（需有图表来说明）1）首先设置初始速度U40M/S，D10,运行VHDM，产生一个由A,B,C,D构成的状态空间。2）运行TIME_DOMAIN1M,绘制U40M/S,D10，传动比为30时的时域图和频域图，如图11和12所示。图11角阶跃输入下的横摆角速度时域响应由图11可知，在同样的转向盘转角输入下，法拉利跑车的瞬态响应比别克轿车的要好，主要体现在较短的响应时间，较小的超调量以及更好地阻尼特性等。图12角阶跃输入下的横摆角速度频域响应由图12可知，对于频域响应在同一行驶车速下，法拉利跑车的响应带宽大于别克轿车的响应带宽，从而也说明了前者具有更好地频率响应特性，对于相频特性，法拉利跑车的系统响应之后要比别克车的少，系统延迟小。3）将稳态侧向加速度设定为AY03G，车速设定为U50M/S，运行STEADY_STATEM，生成如下图示。图21稳态侧向加速度输入下的横摆角速度时域响应由图21可知，在同样地稳态侧向加速度输入下，可以更清晰的看出法拉利跑车有着较短的响应时间，较小的超调量，以及更好的阻尼特性，其瞬态响应比别克轿车更好。图22稳态侧向加速度输入下的横摆角速度频域响应由图22可知，对于频域响应在同一行驶车速下，法拉利跑车的响应带宽大于别克轿车的响应带宽，从而也说明了前者具有更好地频率响应特性，对于相频特性，法拉利跑车在初始时系统响应较别克车更多，但是之后系统响应要比别克车的少，系统延迟小。4）车速设定为1060M/S，运行EIGENVALUEM，得到如下图示。图3不同车速系统根轨迹图由图中可知，随着车速的增加，两种车型的特征根随车速变化而变化的趋势不同，法拉利有着相对较大的稳定裕度，因此其特征根位置与别克车比更远离虚轴附件1VHDM模型参数G98重力加速度（M/S2）M20451008质量KGIZ54281031横摆转动惯量KGM2A14881234前轴到质心距离MB17121022后轴到质心距离ML32002256轴距（M）CF77850117440前轮侧偏刚度N/RADCR76510144930后轮侧偏刚度N/RADU40速度M/SAY03G侧向加速度（M/S2）建立状态方程矩阵矩阵AA11CFCR/MUA12ACFBCR/MUUA21ACFBCR/IZUA22A2CFB2CR/IZUA1A111A121A211A221A2A112A122A212A222矩阵BB11CF/MB22ACF/IZB1B111B221B2B112B222矩阵CDC01D0别克SYS1SSA1,B1,C,D法拉利SYS2SSA2,B2,C,D时域分析DELTA_D10T5仿真时间NG30转向系传动比T0001TDELTA10FORK2LENGTHTDELTAKDELTA_D/NGENDY1LSIMSYS1,DELTA,TY2LSIMSYS2,DELTA,T2TME_DOMAIN1M车速为40M/S,D10绘制PLOT图FIGURE1PLOTT,Y1,BGRIDONHOLDONPLOTT,Y2,RTITLEYAWRATERESPONSEUNDERSTEERINPUTD10XLABELTIMESECYLABELYAWRATEDEG/SLEGEND1949BUICK,FERRARI绘制BODE图FIGURE2BODESYS1,SYS2TITLESTEERANGLETOYAWRATELEGEND1949BUICK,FERRARIGRIDON3STEADY_STATEM时域图，车速为50M/SU250速度（M/S）UU2矩阵AA11CFCR/MUA12ACFBCR/MUUA21ACFBCR/IZUA22A2CFB2CR/IZUA3A111A121A211A221A4A112A122A212A222别克SYS3SSA3,B1,C,D法拉利SYS4SSA4,B2,C,DKM/LLB/CFA/CR不足转向参数DCU/L/1KU2DELTA110DELTA210FORK2LENGTHTDELTA1KAY/U/DC1/PI180ENDFORK2LENGTHTDELTA2KAY/U/DC2/PI180ENDY3LSIMSYS3,DELTA1,TY4LSIMSYS4,DELTA2,T绘制PLOT图FIGURE1PLOTT,Y3,BGRIDONHOLDONPLOTT,Y4,RTITLEYAWRATERESPONSEOFTHE1949BUICKANDTHEFERRARIXLABELTIMESECYLABELYAWRATEDEG/SLEGEND1949BUICK,FERRARI绘制BODE图FIGURE2BODESYS3,SYS4TITLESTEERANGLETOYAWRATELEGEND1949BUICK,FERRARIGRIDON4稳定性分析U10560FORJ1LENGTHUAA111U/UJA121UU/UJUJA211U/UJA221U/UJPLOTREALEIG