第八章

車輛懸架系統(tǒng)的建模和控制仿真18.1.1汽車被動懸架系統(tǒng)狀態(tài)方程的建立

(a)被動懸架系統(tǒng)的簡化模型(b)主動懸架系統(tǒng)的簡化模型28.1.1汽車被動懸架系統(tǒng)狀態(tài)方程的建立

被動懸架系統(tǒng)的運動微分程為：選取狀態(tài)變量

，，，構(gòu)成狀態(tài)向量

，于是等到狀態(tài)方程為：其中38.1.1汽車被動懸架系統(tǒng)狀態(tài)方程的建立

被動懸架系統(tǒng)的運動微分程為：選取三個性能指標(biāo)，，構(gòu)成輸出向量，于是等到輸出方程為:其中48.1.2汽車主動懸架系統(tǒng)狀態(tài)方程的建立

主動懸架系統(tǒng)的運動微分程為：選取狀態(tài)變量

，，，構(gòu)成狀態(tài)向量

，于是等到狀態(tài)方程為：其中58.1.2汽車主動懸架系統(tǒng)狀態(tài)方程的建立

主動懸架系統(tǒng)的運動微分程為：選取三個性能指標(biāo)，，構(gòu)成輸出向量

，輸出方程為：其中68.2懸架系統(tǒng)模型性能分析及仿真

8.2.1穩(wěn)定性分析被動懸架模型被動懸架汽車的結(jié)構(gòu)參數(shù)為：ms=240kg，mt=30kg，ks=16000N/m，cs=980Ns/m，kt=160000N/m，代入后得到：78.2.1穩(wěn)定性分析

在MATLAB中利用命令[z,p,k]=ss2zp(A,B,C,D)，可求得汽車被動懸架系統(tǒng)的極點：-16.6626+74.0256i-16.6626-74.0256i-1.7124+7.6697i-1.7124-7.6697i這些極點都在左半s平面內(nèi)，滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性的條件，故可判斷汽車被動懸架系統(tǒng)是穩(wěn)定的。88.2.1穩(wěn)定性分析

主動懸架模型設(shè)：q1=335000，q2=4050000，故Q=[4050000000;0000;003350000;0000];執(zhí)行以下M-文件：A1=[010-1;0000;000-1;005333.3330];B1=[0;0.00417;0;-0.0333];Q=[4050000000;0000;0033500000;0000];R=[1];[K,P,E]=lqr(A1,B1,Q,R)可得：K=[2012.5976.8-1840.9-37.2]98.2.1穩(wěn)定性分析原狀態(tài)方程可寫為：代入?yún)?shù)后得到:108.2.1穩(wěn)定性分析Matlab中利用命令[z,p,k]=ss2zp(A,B,C,D)，可求得汽車主動懸架系統(tǒng)的極點為：-0.6202+73.0316i-0.6202-73.0316i-2.0354+2.0611i-2.0354-2.0611i這些極點都在左半s平面內(nèi)，滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性的條件，故可判斷汽車主動懸架系統(tǒng)是穩(wěn)定的。118.2.2脈沖響應(yīng)

圖8.2.1懸架模型正弦響應(yīng)以下的仿真圖：左圖為被動模型，右圖為主動模型128.2.2脈沖響應(yīng)

車身加速度：(橫坐標(biāo)表示時間，縱坐標(biāo)表示輸出響應(yīng)量幅值的大小,下同)138.2.2脈沖響應(yīng)

懸架動撓度148.2.2脈沖響應(yīng)

輪胎動變形15

8.2.3鋸齒波響應(yīng)

輸入源換成SignalGenerator，選擇鋸齒波輸入即可車身加速度16

8.2.3鋸齒波響應(yīng)

懸架動撓度17

8.2.3鋸齒波響應(yīng)

輪胎動變形18

8.2.4正弦波響應(yīng)

由SIMULINK將8.2.1圖中輸入源換成正弦波輸入即可車身加速度：19

8.2.4正弦波響應(yīng)

懸架動撓度20

8.2.4正弦波響應(yīng)

輪胎動變形218.2.5白噪聲路面模擬輸入仿真在模擬路面輸入時，用白噪聲信號作為路面不平度的輸入信號。建立懸架模擬仿真模型如圖8.2.2圖8.2.2懸架路面輸入模擬仿真模型228.2.5白噪聲路面模擬輸入仿真車身加速度：238.2.5白噪聲路面模擬輸入仿真懸架動撓度248.2.5白噪聲路面模擬輸入仿真輪胎動變形258.2.5白噪聲路面模擬輸入仿真功率譜密度分析（左為被動模型，右為主動模型）車身加速度：268.2.5白噪聲路面模擬輸入仿真懸架動撓度278.2.5白噪聲路面模擬輸入仿真輪胎動變形288.2.6汽車懸架系統(tǒng)的對比分析及評價

從車身垂直振動加速度對比圖中看出：安裝了主動控制裝置的懸架極大的降低了車身在垂直方向的振動，使汽車的平順性得到了很好的提高。從懸架變形對比圖中看出：安裝了主動控制裝置的懸架使限位塊沖擊車身的可能性減少，在一定程度上改善了