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七自由度車輛模型搭建
2020-10-26 10:48:23· 來源：新能源汽車控制
車輛七自由度操穩(wěn)模型主要是在三自由度模型基礎(chǔ)上增加了車輪模型、輪胎模型以及相關(guān)的運動學(xué)計算，其模型架構(gòu)前文以及介紹，如下圖所示。本文將按照以上架構(gòu)，進
車輛七自由度操穩(wěn)模型主要是在三自由度模型基礎(chǔ)上增加了車輪模型、輪胎模型以及相關(guān)的運動學(xué)計算，其模型架構(gòu)前文以及介紹，如下圖所示。
本文將按照以上架構(gòu)，進行制動與轉(zhuǎn)向聯(lián)合工況的Simulink模型搭建，并做初步地驗證。
駕駛員模型：開環(huán)輸入，直接給定前輪轉(zhuǎn)角和制動力。
整車模型：與三自由度的整車模型一樣，進行縱向、橫向、橫擺三個維度的動力學(xué)方程計算，如下圖。
車輪模型：就是車輪的轉(zhuǎn)動運動方程，在制動工況下，車輪的轉(zhuǎn)動主要受地面縱向力Fxb、制動力矩Tμ的影響（暫時忽略滾動阻力）， 如下圖。
運動學(xué)計算：運動學(xué)計算主要計算車輪垂直載荷、滑移率、側(cè)偏角，如下圖。
垂直載荷：
滑移率及側(cè)偏角：
輪胎模型：直接使用上文介紹的魔術(shù)公式輪胎模型，如下圖。
以上各子模型組合起來就形成一個完整的七自由度車輛模型，如下圖。
下面用兩個工況進行模型的簡單驗證。
工況1：給定一個初始車速，車輪制動力逐漸增加（四個車輪制動力一樣），車輪轉(zhuǎn)角為0，觀察車輛的運動狀態(tài)如下圖。
從圖中可以大概看出，隨著制動力的加大，前輪輪胎縱向力一直增大，后輪由于發(fā)生了抱死先增大后減小，整車縱向速度逐漸減小，且減速度速度越來越大，基本符合預(yù)期。
工況2：給定一個初始車速，車輪制動力逐漸增加（四個車輪制動力一樣），車輪轉(zhuǎn)角為0.2rad，觀察車輛的運動狀態(tài)如下圖。
從圖中可以大概看出，隨著制動力的加大，4個輪胎縱向力由于發(fā)生了抱死先增大后減小，整車縱向速度逐漸減小，側(cè)向速度及車輪側(cè)偏角先增大后達到穩(wěn)定狀態(tài)，基本符合預(yù)期。
以上，搭建一個車輛七自由度模型，并進行初步的驗證。
由于時間關(guān)系，該模型還存在一些細節(jié)問題后續(xù)可以繼續(xù)優(yōu)化。比如：某些情況下車輪轉(zhuǎn)速的振蕩、臨界狀態(tài)下滑移率的計算、動靜摩擦阻力的切換等等細節(jié)問題。
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