exponenta event banner

Модель велосипеда

Создание одноколейного 3DOF жесткого кузова транспортного средства для расчета продольного, бокового и рыскательного движения

Описание

Блок модели велосипеда реализует жесткую двухосную одноколейную модель кузова транспортного средства для расчета продольного, бокового и рыскательного движения. Блок учитывает массу кузова, аэродинамическое сопротивление и распределение веса между осями за счёт ускорения и рулевого управления. Существует два типа блоков модели велосипеда.

БлокВнедрение

Модель велосипеда - скорость ввода

  • Блок предполагает, что внешняя продольная скорость является квазистационарной, так что продольное ускорение приблизительно равно нулю.

  • Поскольку движение является квазистационарным, блок вычисляет только поперечные силы, используя углы скольжения шины и линейную жесткость поворота.

Модель велосипеда - Ввод силы

  • Блок использует внешнее продольное усилие для ускорения или торможения транспортного средства.

  • Блок вычисляет поперечные силы, используя углы скольжения шины и линейную жесткость поворота.

Для расчета нормальных сил на передней и задней осях блок использует движение транспортного средства на жестком кузове, силы подвески и силы ветра и лобового сопротивления. Блок определяет компоненты силы и момента на жесткой раме кузова транспортного средства.

Порты

Вход

развернуть все

Угол переднего колеса, в рад.

Продольное усилие на передней оси, FxF, вдоль неподвижного транспортного средства x-аксис, в Н.

Модель велосипеда - входной порт блока силового ввода.

Продольное усилие на задней оси, FxR, вдоль неподвижного транспортного средства x-аксис, в Н.

Модель велосипеда - входной порт блока силового ввода.

Скорость CG транспортного средства вдоль оси х, закрепленной на транспортном средстве, в м/с.

Модель велосипеда - входной порт блока Velocity Input.

Продукция

развернуть все

Сигнал шины, содержащий эти значения блоков.

СигналОписаниеСтоимостьЕдиницы
InertFrmCgDispXПеремещение КР транспортного средства вдоль оси Х, закрепленной на земле

Вычисленный

m
YПеремещение КР транспортного средства вдоль закрепленной на земле оси Y

Вычисленный

m

ZПеремещение КР транспортного средства вдоль закрепленной на земле оси Z0m
VelXdotСкорость CG транспортного средства вдоль оси X, зафиксированной на земле

Вычисленный

м/с

YdotСкорость CG транспортного средства вдоль фиксированной на земле оси Y

Вычисленный

м/с
ZdotСкорость CG транспортного средства вдоль закрепленной на земле оси Z0м/с
AngphiВращение рамы, закрепленной на транспортном средстве, вокруг оси Х, закрепленной на земле (крен)0радиус
thetaПоворот рамы, закрепленной на транспортном средстве, вокруг оси Y, закрепленной на земле (шаг)0радиус
psiВращение рамы, закрепленной на транспортном средстве, вокруг оси Z, закрепленной на земле (рыскание)

Вычисленный

радиус
FrntAxlDispXПеремещение переднего колеса вдоль закрепленной на земле оси X

Вычисленный

m
YПеремещение переднего колеса вдоль закрепленной на земле оси Y

Вычисленный

m
ZПеремещение переднего колеса по закрепленной на земле оси Z0m
VelXdotСкорость переднего колеса вдоль закрепленной на земле оси X

Вычисленный

м/с
YdotСкорость переднего колеса вдоль закрепленной на земле оси Y

Вычисленный

м/с
ZdotСкорость переднего колеса вдоль закрепленной на земле оси Z0м/с
RearAxlDispXПеремещение заднего колеса вдоль закрепленной на земле оси X

Вычисленный

m
YПеремещение заднего колеса по закрепленной на земле оси Y

Вычисленный

m
ZПеремещение заднего колеса по закрепленной на земле оси Z0m
VelXdotСкорость заднего колеса вдоль закрепленной на земле оси X

Вычисленный

м/с
YdotСкорость заднего колеса вдоль закрепленной на земле оси Y

Вычисленный

м/с
ZdotСкорость заднего колеса вдоль закрепленной на земле оси Z0м/с
HitchDispXСцепка, смещенная от плоскости оси вдоль закрепленной на земле оси X

Вычисленный

m
YСмещение сцепки от центральной плоскости вдоль фиксированной на земле оси Y

Вычисленный

m
ZСцепка, смещенная от плоскости оси вдоль закрепленной на земле оси Z

Вычисленный

m
VelXdotСкорость смещения сцепки от плоскости оси вдоль закрепленной на земле оси X

Вычисленный

m
YdotСкорость смещения сцепки от центральной плоскости вдоль фиксированной на земле оси Y

Вычисленный

m
ZdotСкорость смещения сцепки от плоскости оси вдоль закрепленной на земле оси Z

Вычисленный

m
GeomDispXШасси транспортного средства, смещенное от плоскости оси вдоль оси Х, закрепленной на земле

Вычисленный

m
YСмещение шасси транспортного средства от центральной плоскости вдоль оси Y, зафиксированной на земле

Вычисленный

m
ZШасси транспортного средства, смещенное от плоскости оси вдоль оси Z, закрепленной на земле

Вычисленный

m
VelXdotСкорость смещения шасси транспортного средства вдоль оси X, зафиксированной на земле

Вычисленный

м/с
YdotСкорость смещения шасси транспортного средства вдоль оси Y, зафиксированной на земле

Вычисленный

м/с
ZdotСкорость смещения шасси транспортного средства вдоль оси Z, зафиксированной на земле

Вычисленный

м/с
BdyFrmCgVelxdotСкорость CG транспортного средства вдоль оси X, закрепленной на транспортном средстве

Вычисленный

м/с
ydotСкорость CG транспортного средства вдоль оси y, зафиксированной на транспортном средстве

Вычисленный

м/с
zdotСкорость CG транспортного средства вдоль оси Z, закрепленной на транспортном средстве0м/с
AngBeta

Угол скольжения тела, β

β = VyVx

Вычисленный

радиус
AngVelpУгловая скорость транспортного средства вокруг неподвижной оси х (скорость крена)0рад/с
qУгловая скорость транспортного средства вокруг фиксированной оси y транспортного средства (скорость тангажа)0рад/с
rУгловая скорость транспортного средства вокруг фиксированной оси z (скорость рыскания)

Вычисленный

рад/с
AccaxУскорение CG транспортного средства вдоль оси х, закрепленной на транспортном средстве

Вычисленный

gn
ayУскорение CG транспортного средства вдоль оси y, закрепленной на транспортном средстве

Вычисленный

gn
azУскорение CG транспортного средства вдоль оси z, закрепленной на транспортном средстве0gn
xddotУскорение CG транспортного средства вдоль оси х, закрепленной на транспортном средстве

Вычисленный

м/с ^ 2
yddotУскорение CG транспортного средства вдоль оси y, закрепленной на транспортном средстве

Вычисленный

м/с ^ 2
zddotУскорение CG транспортного средства вдоль оси z, закрепленной на транспортном средстве0м/с ^ 2
AngAccpdotУгловое ускорение транспортного средства вокруг неподвижной оси х0рад/с
qdotУгловое ускорение транспортного средства вокруг фиксированной оси y0рад/с
rdotУгловое ускорение транспортного средства вокруг оси z, закрепленной на транспортном средстве

Вычисленный

рад/с
DCM

Матрица направления косинуса

Вычисленный

радиус
ForcesBodyFxЧистое усилие на транспортное средство CG вдоль оси х, закрепленной на транспортном средстве

Вычисленный

N
FyЧистое усилие на транспортное средство CG вдоль оси y, закрепленной на транспортном средстве

Вычисленный

N
FzЧистое усилие на транспортное средство CG вдоль оси z, закрепленной на транспортном средстве0N
ExtFxВнешнее усилие на КР транспортного средства вдоль оси х, закрепленной на транспортном средстве

Вычисленный

N
FyВнешнее усилие на КР транспортного средства вдоль оси y, закрепленной на транспортном средстве

Вычисленный

N
FzВнешнее усилие на КР транспортного средства вдоль оси z, закрепленной на транспортном средстве0N
HitchFx

Усилие сцепки, приложенное к кузову в месте зацепки вдоль оси х, закрепленной на транспортном средстве

Вход

N
Fy

Усилие сцепки, приложенное к кузову в месте зацепки вдоль оси y, закрепленной на транспортном средстве

Вход

N
Fz

Усилие сцепки, приложенное к кузову в месте зацепки вдоль оси z, закрепленной на транспортном средстве

Вход

N
FrntAxlFx

Продольное усилие на переднем колесе вдоль оси х, закрепленной на транспортном средстве

Вычисленный

N
Fy

Боковое усилие на переднем колесе вдоль оси y, закрепленной на транспортном средстве

Вычисленный

N
Fz

Нормальное усилие на переднем колесе вдоль оси z, закрепленной на транспортном средстве

Вычисленный

N
RearAxlFx

Продольное усилие на заднем колесе вдоль оси х, закрепленной на транспортном средстве

Вычисленный

N
Fy

Боковое усилие на заднем колесе вдоль оси y, закрепленной на транспортном средстве

Вычисленный

N
Fz

Нормальное усилие на заднем колесе вдоль оси z, закрепленной на транспортном средстве

ВычисленныйN
TiresFrntTireFx

Сила передней шины вдоль оси х, закрепленной на транспортном средстве

ВычисленныйN
Fy

Сила передней шины, вдоль оси y, закрепленной на транспортном средстве

ВычисленныйN
Fz

Сила передней шины, вдоль оси z, закрепленной на транспортном средстве

ВычисленныйN
RearTireFxFx

Усилие задней шины вдоль оси х, закрепленной на транспортном средстве

ВычисленныйN
Fy

Усилие задней шины вдоль оси y, закрепленной на транспортном средстве

ВычисленныйN
Fz

Усилие задней шины вдоль оси z, закрепленной на транспортном средстве

ВычисленныйN
DragFxСила сопротивления на транспортном средстве CG вдоль оси х, закрепленной на транспортном средстве

Вычисленный

N
FyСила сопротивления на транспортном средстве CG вдоль оси y, закрепленной на транспортном средстве

Вычисленный

N
FzСила сопротивления на транспортном средстве CG вдоль оси z, закрепленной на транспортном средстве

Вычисленный

N
GrvtyFxСила тяжести на транспортном средстве CG вдоль оси х, закрепленной на транспортном средстве

Вычисленный

N
FyСила тяжести на транспортном средстве CG вдоль оси y, закрепленной на транспортном средстве

Вычисленный

N
FzСила тяжести на транспортном средстве CG вдоль оси z, закрепленной на транспортном средстве

Вычисленный

N
MomentsBodyMxМомент кузова на КР транспортного средства вокруг оси х, закрепленной на транспортном средстве0Н· м
MyМомент кузова на КР транспортного средства вокруг оси y, закрепленной на транспортном средстве

Вычисленный

Н· м
MzМомент кузова на КР транспортного средства вокруг оси Z, закрепленной на транспортном средстве0Н· м
DragMxМомент лобового сопротивления на КР транспортного средства вокруг оси Х, закрепленной на транспортном средстве0Н· м
MyМомент лобового сопротивления на КР транспортного средства вокруг неподвижной оси y транспортного средства

Вычисленный

Н· м
MzМомент лобового сопротивления на КР транспортного средства вокруг оси Z, закрепленной на транспортном средстве0Н· м
ExtMxВнешний момент на КР транспортного средства вокруг неподвижной оси х0Н· м
MyВнешний момент на КР транспортного средства вокруг неподвижной оси y транспортного средства

Вычисленный

Н· м
MzВнешний момент на КР транспортного средства вокруг оси z, закрепленной на транспортном средстве0Н· м
HitchMxМомент сцепки в месте зацепки вокруг неподвижной оси X транспортного средства0Н· м
MyМомент сцепки в месте зацепки вокруг закрепленной на транспортном средстве оси y

Вычисленный

Н· м
MzМомент сцепки в месте зацепки вокруг закрепленной на транспортном средстве оси z0Н· м
FrntAxlDispxПеремещение переднего колеса вдоль оси х, закрепленной на транспортном средстве

Вычисленный

m
yПеремещение переднего колеса вдоль оси y, закрепленной на транспортном средствеВычисленныйm
zПеремещение переднего колеса вдоль оси z, закрепленной на транспортном средстве

Вычисленный

m
VelxdotСкорость переднего колеса вдоль оси х, закрепленной на транспортном средстве

Вычисленный

м/с
ydotСкорость переднего колеса вдоль оси y, закрепленной на транспортном средстве

Вычисленный

м/с
zdotСкорость переднего колеса вдоль оси z, закрепленной на транспортном средстве0м/с
SteerWhlAngFL

Угол поворота переднего левого колеса

Вычисленный

радиус
WhlAngFR

Угол поворота переднего правого колеса

Вычисленный

радиус
RearAxlDispxПеремещение заднего колеса вдоль оси х, закрепленной на транспортном средстве

Вычисленный

m
yПеремещение заднего колеса вдоль оси y, закрепленной на транспортном средствеВычисленныйm
zПеремещение заднего колеса вдоль оси z, закрепленной на транспортном средстве

Вычисленный

m
VelxdotСкорость заднего колеса вдоль оси х, закрепленной на транспортном средстве

Вычисленный

м/с
ydotСкорость заднего колеса вдоль оси y, закрепленной на транспортном средстве

Вычисленный

м/с
zdotСкорость заднего колеса вдоль оси z, закрепленной на транспортном средстве0м/с
SteerWhlAngRL

Угол поворота заднего левого колеса

Вычисленный

радиус
WhlAngRR

Угол поворота заднего правого колеса

Вычисленный

радиус
HitchDispxСцепка, смещенная от плоскости оси вдоль оси х, закрепленной на транспортном средстве

Вход

m
yСмещение сцепки от центральной плоскости вдоль оси y, закрепленной на транспортном средстве

Вход

m
zСцепка, смещенная от плоскости оси вдоль закрепленной на земле оси z

Вход

m
VelxdotСкорость смещения сцепки вдоль оси X, закрепленной на транспортном средстве

Вычисленный

м/с
ydotСкорость смещения сцепки вдоль оси y, зафиксированной на транспортном средстве

Вычисленный

м/с
zdotСкорость смещения сцепки вдоль оси z, закрепленной на транспортном средстве

Вычисленный

м/с
PwrExtПрикладываемое внешнее питание

Вычисленный

W
HitchПотеря питания из-за заминки

Вычисленный

W
DragПотеря мощности из-за перетаскивания

Вычисленный

W
GeomDispxШасси транспортного средства, смещенное от плоскости оси вдоль оси х, закрепленной на транспортном средстве

Вход

m
yШасси транспортного средства, смещенное от центральной плоскости вдоль оси y, закрепленной на транспортном средстве

Вход

m
zШасси транспортного средства, смещенное от плоскости оси вдоль оси z, закрепленной на земле

Вход

m
VelxdotСкорость смещения шасси транспортного средства вдоль оси х, закрепленной на транспортном средстве

Вычисленный

м/с
ydotСкорость смещения шасси транспортного средства вдоль оси y, зафиксированной на транспортном средстве

Вычисленный

м/с
zdotСкорость смещения шасси транспортного средства вдоль оси z, закрепленной на транспортном средстве0м/с
AngBeta

Угол скольжения тела, β

β = VyVx

Вычисленный

радиус

СигналОписаниеСтоимостьЕдиницы
PwrInfoPwrTrnsfrdPwrFxExtСила продольного усилия, приложенная извне

Вычисленный

W
PwrFyExtСила боковой силы, приложенная извне

Вычисленный

W
PwrMzExtВнешняя сила вращающего момента

Вычисленный

W
PwrFwFxПродольное усилие, приложенное к мощности передней оси

Вычисленный

W
PwrFwFyБоковое усилие, приложенное к мощности передней оси

Вычисленный

W
PwrFwRxПродольное усилие, прилагаемое к мощности задней оси

Вычисленный

W
PwrFwRyБоковое усилие, приложенное к мощности задней оси

Вычисленный

W
PwrNotTrnsfrdPwrFxDragСила продольного сопротивления

Вычисленный

W
PwrFyDragСила бокового сопротивления

Вычисленный

W
PwrMzDragСила момента шага перетаскивания

Вычисленный

W
PwrStoredPwrStoredGrvtyИзменение скорости гравитационной потенциальной энергии

Вычисленный

W
PwrStoredxdotСкорость изменения продольной кинетической энергии

Вычисленный

W
PwrStoredydotСкорость изменения поперечной кинетической энергии

Вычисленный

W
PwrStoredrСкорость изменения кинетической энергии вращательного рыскания

Вычисленный

W

Скорость CG транспортного средства вдоль неподвижного транспортного средства x- ось, в м/с.

Скорость CG транспортного средства вдоль неподвижного транспортного средства y- ось, в м/с.

Вращение рамы, закрепленной на транспортном средстве, относительно рамы, закрепленной на земле Z-axis (рыскание), в рад..

Угловая скорость транспортного средства, r, о транспортном средстве-фиксированном z-аксис (скорость рыскания), в рад/с.

Параметры

развернуть все

Продольный

Количество колес на передней оси, NF. Значение является безразмерным.

Количество колес на задней оси, НР. Значение является безразмерным.

Масса транспортного средства, м, в кг.

Горизонтальное расстояние a от CG транспортного средства до оси переднего колеса, в м.

Горизонтальное расстояние b от КР транспортного средства до оси заднего колеса, в м.

Высота CG транспортного средства над осями, h, в м.

Продольное расстояние от центра масс до сцепки, dh, в м.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, на панели Входные сигналы (Input signals) выберите Силы зацепления (Hitch forces) или Моменты зацепления (Hitch moments).

Расстояние по вертикали от сцепки до плоскости оси, чч, в м.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, на панели Входные сигналы (Input signals) выберите Силы зацепления (Hitch forces) или Моменты зацепления (Hitch moments).

Исходное перемещение КР транспортного средства по закрепленной на земле оси Х, в м.

Начальная скорость CG транспортного средства вдоль оси х, закрепленной на транспортном средстве, в м/с.

Зависимости

Для блоков кузова транспортного средства 3DOF одноколейного или двухколейного кузова транспортного средства 3DOF двухколейного кузова, чтобы включить этот параметр, установите для параметра Силы оси одну из следующих опций:

  • External longitudinal forces

  • External forces

Ответвление

Жесткость переднего угла шины, Cyf, в Н/рад.

Зависимости

Для кузова транспортного средства 3DOF однопутного или кузова транспортного средства 3DOF двухпутных блоков, чтобы включить этот параметр:

  1. Установите для параметра Силы оси одну из следующих опций:

    • External longitudinal velocity

    • External longitudinal forces

  2. Очистить привязанную жесткость угла.

Жесткость заднего угла шины, Cyr, в Н/рад.

Зависимости

Для кузова транспортного средства 3DOF однопутного или кузова транспортного средства 3DOF двухпутных блоков, чтобы включить этот параметр:

  1. Установите для параметра Силы оси одну из следующих опций:

    • External longitudinal velocity

    • External longitudinal forces

  2. Очистить привязанную жесткость угла.

Исходное перемещение КР транспортного средства по закрепленной на земле оси Y, в м.

Начальная скорость КР транспортного средства вдоль оси y, зафиксированной на транспортном средстве, в м/с.

Отклонение от курса

Полярная инерция рыскания, в кг * м ^ 2.

Вращение неподвижной рамы транспортного средства вокруг закрепленной на земле оси Z (рыскание) в рад.

Угловая скорость транспортного средства вокруг неподвижной оси Z транспортного средства (скорость рыскания) в рад/с.

Аэродинамический

Эффективная площадь Af поперечного сечения транспортного средства для расчета силы аэродинамического сопротивления транспортного средства в м2.

Коэффициент воздушного сопротивления, Кд. Значение является безразмерным.

Коэффициент подъема воздуха, Cl. Значение безразмерно.

Коэффициент момента шага продольного сопротивления, Cpm. Значение является безразмерным.

Вектор относительного угла ветра, βw, в рад.

Коэффициент вектора коэффициента боковой силы, Cs. Значение является безразмерным.

Коэффициент вектора момента рыскания, Cym. Значение является безразмерным.

Окружающая среда

Абсолютное давление окружающей среды, Pabs, в Па.

Абсолютная температура окружающей среды, Т, в К.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, снимите флажок «Температура воздуха».

Гравитационное ускорение, g, в м/с ^ 2.

Номинальный коэффициент фрикционной шкалы, мкм. Значение является безразмерным.

Зависимости

Для кузова транспортного средства 3DOF однопутного или кузова транспортного средства 3DOF двухпутных блоков, чтобы включить этот параметр:

  1. Установите для параметра Силы оси одну из следующих опций:

    • External longitudinal velocity

    • External longitudinal forces

  2. Снимите флажок «Внешнее трение».

Моделирование

Допуск продольной скорости, в м/с.

Номинальная нормальная сила, в Н.

Зависимости

Для блоков кузова транспортного средства 3DOF одноколейного или двухколейного кузова транспортного средства 3DOF двухколейного кузова, чтобы включить этот параметр, установите для параметра Силы оси одну из следующих опций:

  • External longitudinal velocity

  • External longitudinal forces

Шасси транспортного средства смещено от плоскости оси вдоль оси x, закрепленной на кузове, в м. При использовании 3D двигателя визуализации рассмотрите возможность использования смещения для определения местоположения шасси независимо от CG транспортного средства.

Шасси транспортного средства смещено от центральной плоскости вдоль оси y, закрепленной за телом, в м. При использовании 3D двигателя визуализации рассмотрите возможность использования смещения для определения местоположения шасси независимо от CG транспортного средства.

Шасси транспортного средства смещено от плоскости оси вдоль оси z, закрепленной на корпусе, в м. При использовании 3D двигателя визуализации рассмотрите возможность использования смещения для определения местоположения шасси независимо от CG транспортного средства.

Оберните углы Эйлера в интервал [-pi, pi]. Для маневров транспортного средства, которые могут подвергаться вращениям рыскания за пределами интервала, рекомендуется отменить выбор параметра, если необходимо:

  • Отслеживание полного поворота транспортного средства на рыскание.

  • Избегайте разрывов в оценщиках состояния транспортного средства.

Ссылки

[1] Гиллеспи, Томас. Основы динамики транспортных средств. Уоррендейл, Пенсильвания: Общество автомобильных инженеров (SAE), 1992.

Представлен в R2018a