Кузов

Автомобиль 2D оси с продольной динамикой и движением и корректируемой массой, геометрией, и перетаскивает свойства

  • Библиотека:
  • Simscape / Автомобильная трансмиссия / Tires & Vehicles

Описание

Блок Vehicle Body представляет кузов 2D оси в продольном движении. Автомобиль может иметь то же самое или различное количество колес на каждой оси. Например, два колеса на передней оси и одно колесо на задней оси. Колеса автомобиля приняты идентичные в размере. Автомобиль может также иметь центр тяжести (CG), который является в или ниже плоскости перемещения.

Блок составляет массу тела, аэродинамическое перетаскивание, дорожную наклонную поверхность и распределение веса между осями из-за ускорения и дорожного профиля. Опционально включайте динамику подачи и приостановки. Автомобиль не перемещается вертикально относительно земли.

Блок имеет опцию, чтобы включать внешне заданную массу и внешне заданную инерцию. Масса, инерция и центр тяжести кузова могут отличаться в течение симуляции в ответ на системные изменения.

Модель

Оси автомобиля параллельны и формируют плоскость. Продольное, x, направление находится в этой плоскости и перпендикуляре к осям. Если автомобиль перемещается на наклоне наклонной поверхности, β, нормальном, z, направление не параллельно силе тяжести, но всегда перпендикулярно продольной осью плоскости.

Эта фигура и таблица define переменные модели движения автомобиля.

Динамика аппарата и движение

Переменные модели автомобиля

СимволОписание
gГравитационное ускорение
βНаклоните угол
mМасса автомобиля
hВысота центра тяжести автомобиля (CG) над землей
a, B Расстояние передних и задних осей, соответственно, от нормальной точки проекции CG автомобиля на общую плоскость оси
VxСкорость автомобиля. Когда Vx> 0, автомобиль продвигается. Когда Vx <0, автомобиль перемещается назад.
VwСкорость ветра. Когда Vw> 0, ветер является встречным ветром. Когда Vw <0, ветер является попутным ветром.
nКоличество колес на каждой оси
Fxf, FxrПродольные силы на каждом колесе в передней стороне и задней части основывают контактные точки, соответственно
Fzf, FzrНормальные силы загрузки на каждом колесе в передней стороне и задней части основывают контактные точки, соответственно
AЭффективная лобная площадь поперечного сечения автомобиля
CdАэродинамический коэффициент сопротивления
ρМассовая плотность воздуха
FdАэродинамическая сила сопротивления

Уравнения

Динамика аппарата

Движение автомобиля является результатом результирующего эффекта всех сил и крутящих моментов, действующих на него. Продольные силы шины продвигают автомобиль или назад. Вес mg автомобиля действует через его центр тяжести (CG). В зависимости от угла наклонной поверхности вес вытягивает автомобиль к земле и вытягивает его или назад или вперед. Перемещается ли автомобиль вперед, или обратное, аэродинамическое перетаскивание замедляет его. Для простоты перетаскивание принято, чтобы действовать через CG.

mV˙x=Fx Fdmgsinβ

Fx=n(Fxf+Fxr)

Fd=12CdρA(Vx+Vw)2sgn(Vx+Vw)

Обнулите нормальное ускорение и обнулите крутящий момент подачи, определяют нормальную силу на каждом переднем и заднем колесе.

Fzf=h(Fd+mgsinβ+mV˙x)+bmgпотому чтоβn(a+b)

Fzr=+h(Fd+mgsinβ+mV˙x)+amgпотому чтоβn(a+b)

Колесо нормальные силы удовлетворяет Fzf+Fzr=mgпотому чтоβn.

Если вы включаете внешне заданную массу или инерцию, уравнения переключены взвешенным значением входа.

Передайте динамику

Уровень подачи, которая происходит во время ускорения автомобиля, зависит от трех компонентов крутящего момента и инерции автомобиля:

α=(fh)+(Fzfa)(Fzrb)J

Где:

  • ɑ является уровнем подачи.

  • f является продольной силой.

  • J является инерцией.

Если вы выбираете линейную модель для жесткости приостановки и затухания, блок использует малое угловое приближение для вычислений подачи. Если вы выбираете модель поиска по таблице, блок использует векторы, которые вы задаете, вычисляют динамику подачи. Для уравнений жесткой остановки смотрите Переводную Жесткую остановку.

Переменные

Используйте вкладку Variables, чтобы установить приоритет и начальные целевые значения для основных переменных перед симуляцией. Для получения дополнительной информации смотрите Приоритет Набора и Начальную Цель для Основных переменных (Simscape).

В отличие от параметров блоков, переменные не имеют условной видимости. Вкладка Variables перечисляет все существующие основные переменные. Если переменная не используется в системе уравнений, соответствующей выбранной настройке блока, значения, заданные для этой переменной, проигнорированы.

Ограничения и предположения

Блок Vehicle Body позволяет вам образцовая только продольная динамика, параллельная земле и ориентированная вдоль направления движения. Автомобиль принят, чтобы быть в подаче и нормальном равновесии. Блок не моделирует подачу или вертикальное перемещение. По сути, уравнения принимают, что колеса никогда не теряют контакт. Это ограничение может привести к отрицательным нормальным силам.

Порты

Входной параметр

развернуть все

Входной порт физического сигнала для скорости встречного ветра.

Входной порт физического сигнала для дорожного угла наклонной поверхности.

Входной порт физического сигнала для центра тяжести, в m, внешне заданной массы относительно CG кузова.

Зависимости

Этот порт видим только, когда параметр Externally-defined additional mass в настройках Main устанавливается на On.

Входной порт физического сигнала для массы, в kg, внешне заданной массы.

Зависимости

Этот порт видим только, когда параметр Externally-defined additional mass в настройках Main устанавливается на On.

Входной порт физического сигнала в настоящий момент инерции, в kg*m^2, внешне заданной массы.

Зависимости

Этот порт видим только, когда параметр Externally-defined additional mass в настройках Main и параметр Pitch dynamics в настройках Pitch оба установлены в On.

Вывод

развернуть все

Выходной порт физического сигнала для автомобиля продольная скорость.

Выходной порт физического сигнала для нормальной силы на передней оси. Силы колеса рассматриваются положительными при действии вниз.

Выходной порт физического сигнала для нормальной силы на задней оси. Силы колеса рассматриваются положительными при действии вниз.

Сохранение

развернуть все

Порт Conserving сопоставлен с горизонтальным движением кузова. Соедините движение тяги шины с этим портом.

Параметры

развернуть все

Основной

Масса автомобиля.

Колесо рассчитывает на передние и задние оси. Если вход является скалярным номером, количества колеса передних и задних осей приняты то же самое. Например, если входом является 2, то передние и задние оси каждый приняты, чтобы иметь два колеса.

Если вход является двухэлементным массивом, первый номер является количеством колеса передней оси и вторым номером количество колеса задней оси. Например, если вход является массивом [2,1], то передняя ось принята, чтобы иметь два колеса и заднюю ось одно колесо.

Горизонтальное расстояние, a, от центра тяжести до передней оси колеса автомобиля.

Горизонтальное расстояние, b, от центра тяжести до задней оси колеса автомобиля.

Расстояние, h, между центром тяжести автомобиля и землей.

Ускорение из-за гравитационной силы, действующей в центре тяжести автомобиля.

Опция, чтобы включать как время - или различная событием масса, которая влияет на массу и CG кузова.

Зависимости

CG, M и порты J видимы только, когда этот параметр устанавливается на On. Воздействие порта J также требует, чтобы вы выбрали On для параметра Pitch dynamics в настройках Pitch.

Чтобы видеть предупреждение, когда блок вычислит отрицательные величины для нормальной силы во время симуляции, выберите On. Блок может сгенерировать отрицательные силы, потому что уравнения принимают, что колеса никогда не теряют контакт.

Перетащить

Эффективная площадь поперечного сечения, A, представлена автомобилем в продольном движении. Блок использует это значение, чтобы вычислить аэродинамическую силу сопротивления на автомобиль.

Аэродинамический коэффициент сопротивления, C d. Блок использует это значение, чтобы вычислить аэродинамическую силу сопротивления на автомобиль.

Плотность воздуха, который окружает автомобиль.

Подача

Таблица показывает, как видимость некоторых параметров зависит от опции, которую вы выбираете для других параметров. Чтобы изучить, как считать таблицу, смотрите Зависимости от Параметра.

Передайте зависимости от параметра

Pitch
Сделайте подачу движущие силы — Выбирают Off или On
'off'На
 Передайте момент инерции
Модель Suspension — Выбирает Linear или By table lookup
ЛинейныйПоиском по таблице
Жесткость передней подвескиЖесткость передней подвески обеспечивает вектор
Затухание передней подвескиВектор деформации передней подвески
Жесткость задней подвескиПередняя подвеска, ослабляющая вектор силы
Затухание задней подвескиВектор скорости передней подвески
Жесткость задней подвески обеспечивает вектор
Вектор деформации задней подвески
Задняя подвеска, ослабляющая вектор силы
Вектор скорости задней подвески
Метод интерполяции
ExtrapolationMethod
Жесткая остановка — Выбирает Off или On
'off'На
 Передняя верхняя граница
Передняя нижняя граница
Передняя жесткость контакта
Переднее затухание контакта
Задняя верхняя граница
Задняя нижняя граница
Задняя жесткость контакта
Заднее затухание контакта
Начальная подача
Начальный уровень подачи

Опция к образцовой динамике подачи.

Зависимости

Выбор On для этого параметра включает параметры для:

  • Модель Suspension

  • Модель жесткой остановки

  • Начальные условия подачи

Порт J видим только, когда этот параметр устанавливается на On. Воздействие порта J также требует, чтобы вы выбрали On для параметра Externally-defined additional mass в настройках Main.

Для получения дополнительной информации см. таблицу Pitch Parameter Dependencies.

Момент инерции для вычислений подачи.

Зависимости

Этот параметр включен, когда вы устанавливаете Pitch dynamics на On.

Для получения дополнительной информации см. таблицу Pitch Parameter Dependencies.

Метод параметризации для моделирования приостановки.

Вы параметризовали приостановку с помощью жесткости и ослабляя данные. Чтобы задать данные с помощью скалярных значений, выберите Linear. Чтобы задать данные с помощью векторных значений, выберите By table lookup.

Зависимости

Этот параметр включен, когда вы устанавливаете Pitch dynamics на On.

Для получения дополнительной информации см. таблицу Pitch Parameter Dependencies.

Жесткость передней подвески на ось.

Зависимости

Этот параметр включен, когда вы устанавливаете обе из этих опций:

  • Pitch dynamics к On

  • Suspension model к Linear

Для получения дополнительной информации см. таблицу Pitch Parameter Dependencies.

Затухание передней подвески на ось.

Зависимости

Этот параметр включен, когда вы устанавливаете обе из этих опций:

  • Pitch dynamics к On

  • Suspension model к Linear

Для получения дополнительной информации см. таблицу Pitch Parameter Dependencies.

Жесткость задней подвески на ось.

Зависимости

Этот параметр включен, когда вы устанавливаете обе из этих опций:

  • Pitch dynamics к On

  • Suspension model к Linear

Для получения дополнительной информации см. таблицу Pitch Parameter Dependencies.

Затухание задней подвески на ось.

Зависимости

Этот параметр включен, когда вы устанавливаете обе из этих опций:

  • Pitch dynamics к On

  • Suspension model к Linear

Для получения дополнительной информации см. таблицу Pitch Parameter Dependencies.

Сила жесткости передней подвески. Задайте выходные значения для интерполяционной таблицы как вектор. Число элементов в выходном векторе должно совпасть с числом элементов во входном векторе. Параметр входного вектора является параметром Front suspension deformation vector.

Зависимости

Этот параметр включен, когда вы устанавливаете обе из этих опций:

  • Pitch dynamics к On

  • Suspension model к By table lookup

Для получения дополнительной информации см. таблицу Pitch Parameter Dependencies.

Деформация передней подвески задана с точки зрения смещения. Задайте входные значения для интерполяционной таблицы как вектор. Значения элементов в векторе должны увеличиться слева направо. Минимальное число элементов в векторе зависит от метода интерполяции, который вы выбираете. Для линейной интерполяции обеспечьте по крайней мере два элемента. Для сглаженной интерполяции обеспечьте по крайней мере три элемента. Параметр выходного вектора является параметром Front suspension stiffness force vector.

Зависимости

Этот параметр включен, когда вы устанавливаете обе из этих опций:

  • Pitch dynamics к On

  • Suspension model к By table lookup

Для получения дополнительной информации см. таблицу Pitch Parameter Dependencies.

Затухание силы передней подвески. Задайте выходные значения для интерполяционной таблицы как вектор. Число элементов в выходном векторе должно совпасть с числом элементов во входном векторе. Параметр входного вектора является параметром Front suspension velocity vector.

Зависимости

Этот параметр включен, когда вы устанавливаете обе из этих опций:

  • Pitch dynamics к On

  • Suspension model к By table lookup

Для получения дополнительной информации см. таблицу Pitch Parameter Dependencies.

Скорость передней подвески. Задайте входные значения для интерполяционной таблицы как вектор. Значения элементов в векторе должны увеличиться слева направо. Минимальное число элементов в векторе зависит от метода интерполяции, который вы выбираете. Для линейной интерполяции обеспечьте по крайней мере два элемента. Для сглаженной интерполяции обеспечьте по крайней мере три элемента. Параметр выходного вектора является параметром Front suspension damping force vector.

Зависимости

Этот параметр включен, когда вы устанавливаете обе из этих опций:

  • Pitch dynamics к On

  • Suspension model к By table lookup

Для получения дополнительной информации см. таблицу Pitch Parameter Dependencies.

Сила жесткости задней подвески. Задайте выходные значения для интерполяционной таблицы как вектор. Число элементов в выходном векторе должно совпасть с числом элементов во входном векторе. Параметр входного вектора является параметром Rear suspension deformation vector.

Зависимости

Этот параметр включен, когда вы устанавливаете обе из этих опций:

  • Pitch dynamics к On

  • Suspension model к By table lookup

Для получения дополнительной информации см. таблицу Pitch Parameter Dependencies.

Деформация задней подвески задана с точки зрения смещения. Задайте входные значения для интерполяционной таблицы как вектор. Значения элементов в векторе должны увеличиться слева направо. Минимальное число элементов в векторе зависит от метода интерполяции, который вы выбираете. Для линейной интерполяции обеспечьте по крайней мере два элемента. Для сглаженной интерполяции обеспечьте по крайней мере три элемента. Параметр выходного вектора является параметром Rear suspension stiffness force vector.

Зависимости

Этот параметр включен, когда вы устанавливаете обе из этих опций:

  • Pitch dynamics к On

  • Suspension model к By table lookup

Для получения дополнительной информации см. таблицу Pitch Parameter Dependencies.

Затухание силы задней подвески. Задайте выходные значения для интерполяционной таблицы как вектор. Число элементов в выходном векторе должно совпасть с числом элементов во входном векторе. Параметр входного вектора является параметром Rear suspension velocity vector.

Зависимости

Этот параметр включен, когда вы устанавливаете обе из этих опций:

  • Pitch dynamics к On

  • Suspension model к By table lookup

Для получения дополнительной информации см. таблицу Pitch Parameter Dependencies.

Скорость задней подвески. Задайте входные значения для интерполяционной таблицы как вектор. Значения элементов в векторе должны увеличиться слева направо. Минимальное число элементов в векторе зависит от метода интерполяции, который вы выбираете. Для линейной интерполяции обеспечьте по крайней мере два элемента. Для сглаженной интерполяции обеспечьте по крайней мере три элемента. Параметр выходного вектора является параметром Rear suspension damping force vector.

Зависимости

Этот параметр включен, когда вы устанавливаете обе из этих опций:

  • Pitch dynamics к On

  • Suspension model к By table lookup

Для получения дополнительной информации см. таблицу Pitch Parameter Dependencies.

Методы интерполяции для приближения выходного значения, когда входное значение между двумя последовательными узлами решетки:

  • Linear — Выберите эту опцию по умолчанию, чтобы получить лучшую производительность. Обеспечьте по крайней мере два значения на размерность.

  • Smooth — Выберите эту опцию, чтобы произвести непрерывную кривую с непрерывными производными первого порядка. Обеспечьте по крайней мере три значения на размерность.

Для получения дополнительной информации об алгоритмах интерполяции смотрите страницу с описанием блока PS Lookup Table (1D).

Зависимости

Этот параметр включен, когда вы устанавливаете обе из этих опций:

  • Pitch dynamics к On

  • Suspension model к By table lookup

Для получения дополнительной информации см. таблицу Pitch Parameter Dependencies.

Метод экстраполяции для определения выходного значения, когда входное значение вне области значений, заданной в списке аргументов:

  • Linear — Производит кривую с непрерывными производными первого порядка в области экстраполяции и на контуре с областью интерполяции.

  • Самый близкий Производит экстраполяцию, которая не выходит за предел самой высокой точки в данных или ниже самой низкой точки в данных.

Для получения дополнительной информации об алгоритмах экстраполяции смотрите страницу с описанием блока PS Lookup Table (1D).

Зависимости

Этот параметр включен, когда вы устанавливаете обе из этих опций:

  • Pitch dynamics к On

  • Suspension model к By table lookup

Для получения дополнительной информации см. таблицу Pitch Parameter Dependencies.

Опция к модели hardstops для передней и задней подвески.

Зависимости

Этот параметр включен, когда вы устанавливаете Pitch dynamics на On:

Выбор On для этого параметра включает параметры для передних и задних жестких остановок:

  • Верхняя граница

  • Нижняя граница

  • Свяжитесь с жесткостью

  • Свяжитесь с затуханием

Для получения дополнительной информации см. таблицу Pitch Parameter Dependencies.

Верхняя граница жесткой остановки для передней подвески.

Зависимости

Этот параметр включен, когда вы устанавливаете обе из этих опций:

  • Pitch dynamics к On

  • Hard stop к On

Для получения дополнительной информации см. таблицу Pitch Parameter Dependencies.

Нижняя граница жесткой остановки для передней подвески.

Зависимости

Этот параметр включен, когда вы устанавливаете обе из этих опций:

  • Pitch dynamics к On

  • Hard stop к On

Для получения дополнительной информации см. таблицу Pitch Parameter Dependencies.

Свяжитесь с жесткостью жесткой остановки для передней подвески.

Зависимости

Этот параметр включен, когда вы устанавливаете обе из этих опций:

  • Pitch dynamics к On

  • Hard stop к On

Для получения дополнительной информации см. таблицу Pitch Parameter Dependencies.

Свяжитесь с затуханием жесткой остановки для передней подвески.

Зависимости

Этот параметр включен, когда вы устанавливаете обе из этих опций:

  • Pitch dynamics к On

  • Hard stop к On

Для получения дополнительной информации см. таблицу Pitch Parameter Dependencies.

Верхняя граница жесткой остановки для задней подвески.

Зависимости

Этот параметр включен, когда вы устанавливаете обе из этих опций:

  • Pitch dynamics к On

  • Hard stop к On

Для получения дополнительной информации см. таблицу Pitch Parameter Dependencies.

Нижняя граница жесткой остановки для задней подвески.

Зависимости

Этот параметр включен, когда вы устанавливаете обе из этих опций:

  • Pitch dynamics к On

  • Hard stop к On

Для получения дополнительной информации см. таблицу Pitch Parameter Dependencies.

Свяжитесь с жесткостью жесткой остановки для задней подвески.

Зависимости

Этот параметр включен, когда вы устанавливаете обе из этих опций:

  • Pitch dynamics к On

  • Hard stop к On

Для получения дополнительной информации см. таблицу Pitch Parameter Dependencies.

Свяжитесь с затуханием жесткой остановки для задней подвески.

Зависимости

Этот параметр включен, когда вы устанавливаете обе из этих опций:

  • Pitch dynamics к On

  • Hard stop к On

Для получения дополнительной информации см. таблицу Pitch Parameter Dependencies.

Сделайте подачу в начале симуляции.

Зависимости

Этот параметр включен, когда вы устанавливаете Pitch dynamics на On.

Для получения дополнительной информации см. таблицу Pitch Parameter Dependencies.

Передайте уровень в начале симуляции.

Зависимости

Этот параметр включен, когда вы устанавливаете Pitch dynamics на On.

Для получения дополнительной информации см. таблицу Pitch Parameter Dependencies.

Образцовые примеры

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью MATLAB® Coder™.

Представленный в R2011b