Simulink的四轮转向汽车操纵稳定性仿真_1000001386199111.pdf
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1、基于Matlab/Simulink的四轮转向汽车操纵稳定性仿真陈 雯,张竹林(山东交通学院 汽车工程系,济南 250023)摘要:分析了四轮转向(4WS)汽车的运动特性,建立了四轮转向汽车数学模型,得到质心侧偏角与前轮转角之间的传递函数,基于Matlab/Simulink研究了四轮转向汽车的操纵稳定性。并给出了仿真实例和结果,表明4WS车辆在高速范围内保持对操纵反应的灵敏、 一致又不过度,在降低驾驶员操纵难度的情况下,较大地改善了车辆在高速时的瞬态操纵稳定性。关键词:四轮转向;操纵稳定性;仿真;Matlab /si mulink中图分类号:U461. 6 文献标识码:B 文章编号: 1006-
2、 0006(2010) 01- 0075- 02Si mulation of Handling Stability of 4W S VehicleBased on Matlab/Si mulinkCHEN W en, ZHANG Zhu2lin(Department ofAutomotive Engineering, Shandong JiaotongUniversity, Jinan 250023, China)Abstract:In this paper, the motion characteristics of four2wheel steering(4WS) vehicle are
3、analyzed. The mathematicalmodel is established, and the transfer funetion of side slip angel of mass conter to steering angel of 4WS vehicle is obtained.Based onMatlab/simulink, the handling stability of 4WS vehicle is studied, and the si mulation example and result are alsogiven. Si mulation shows
4、that the 4WS vehicle is agility and consistentwith steering input, and the transient handling stabilityis improved distinctivelywithout increasing drivers handling difficulty .Key wo rds:Four2wheel steering(4WS) ; Handling stability; Simulation; Matlab/simulink 四轮转向(4WS)是指汽车在转向时,除前轮转向外,再附加后轮转向。四轮转向系
5、统是由前后轮两套转向器组成,二者由中间轴连接,由前轮转角和车速或前轮转向力与车速作为后轮转向的控制信号。这种附加后轮转向是有限的,与前轮转向角有一定的比例关系,一般比前轮转向角要小,其目的是改善整车的转向特性和响应特性。它主要有两方面的作用:一是提高车辆高速稳定性,尤其在紧急换道行驶时;二是可以提高车辆在密集停放的停车场上进出的灵活性12。14W S的运动特性汽车转弯时的几何关系如图1所示3。2WS汽车只有前轮转角,而4WS汽车的后轮也有转角。由图可知,当仅有前轮转角1时,可求得转向半径R0=Ltan1当前轮转角不大时, tan11。于是上式可写为R0=L1当后轮有附加转角2时,可求得转向半径
6、R=Ltan1- tan2同样,当1和2不大时,上式可写为R=L1-2=L1(1 -Kf)式中,Kf为后轮与前轮转角比。显然,当前轮转向,后轮不转向时, Kf=0, R=R0;当前后轮同向转向时, Kf0, RR0;当前后轮反向转向时, Kf0, RR0。图1 汽车转弯时的转向几何关系Fig. 1 Geom etric Relati on when Turning也就是说,前、 后轮反向转向时会减小转弯半径,增加车辆运动的机动性,所以, 4WS汽车低速转弯或急转弯时,前、 后轮反向转向;而高速转弯或变换车道时,前、 后轮同向转向,实际上增大了转弯半径,减小了离心力,转弯平稳,便于控制。24W
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