3DOF жесткий кузов транспортного средства для расчета продольного, бокового и рыскательного движения
Блок динамики транспортного средства/кузов транспортного средства

Блок 3DOF кузова транспортного средства реализует жесткую двухосную модель кузова транспортного средства для расчета продольного, бокового и рыскательного движения. На блок приходится масса кузова и аэродинамическое сопротивление между осями за счёт разгона и рулевого управления.
Используйте этот блок в исследованиях динамики транспортного средства и автоматического вождения для моделирования неголономного движения транспортного средства, когда шаг транспортного средства, крен и вертикальное движение не являются значимыми.
В библиотеке Vehicle Dynamics Blockset™ существует два типа блоков Vehicle Body 3DOF, моделирующих продольное, боковое и рыскание.
| Блок | Настройка пути для транспортного средства | Внедрение |
|---|---|---|
Кузов транспортного средства 3DOF Одноколейный |
|
|
Кузов транспортного средства 3DOF Двухколейный |
| Силы действуют в четырех углах транспортного средства или в жестких точках. |
Параметр «Силы моста» используется для задания типа силы.
| Настройка сил на ось | Внедрение |
|---|---|
|
|
|
|
|
|
Эти параметры блока можно использовать для создания дополнительных портов ввода. В этой таблице представлены параметры настройки.
Параметр панели входных сигналов | Входной порт | Описание |
|---|---|---|
Рулевое управление передним колесом |
| Угол переднего колеса, δF |
Внешний ветер |
| Скорость ветра, WX, WY, WZ, в инерциальной системе отсчета |
| Внешние силы | FExt | Внешнее усилие на центр тяжести транспортного средства (CG), Fx, Fy, Fz, в неподвижной раме транспортного средства |
| Рулевое управление задним колесом | WhlAngR | Угол заднего колеса, δR |
| Внешнее трение | Mu | Коэффициент трения |
| Внешние моменты |
| Внешний момент о транспортном средстве CG, Mx, My, Mz, в неподвижной раме транспортного средства |
| Замыкающие силы | Fh | Усилие сцепления, приложенное к кузову в месте соединения, Fhx, Fhy и Fhz, в неподвижной раме транспортного средства |
| Моменты заминки | Mh | Момент сцепки в месте сцепки, Mhx, Mhy и Mhz, вокруг неподвижной рамы транспортного средства |
Исходное продольное положение |
| Первоначальное перемещение КР транспортного средства вдоль закрепленной на земле оси Х, в м |
Исходное боковое положение |
| Первоначальное перемещение КР транспортного средства вдоль закрепленной на земле оси Y, в м |
Начальная продольная скорость |
| Начальная скорость CG транспортного средства вдоль оси х, закрепленной на транспортном средстве, в м/с |
Начальная поперечная скорость |
| Начальная скорость CG транспортного средства вдоль оси y, закрепленной на транспортном средстве, в м/с |
Начальный угол рыскания |
| Первоначальное вращение рамы, закрепленной на транспортном средстве, вокруг оси Z, закрепленной на земле (рыскание), в радиусе |
Начальная скорость рыскания |
| Начальная угловая скорость транспортного средства вокруг неподвижной оси z (скорость рыскания) в рад/с |
Температура воздуха | AirTemp | Температура окружающего воздуха. Эта опция используется для изменения температуры во время выполнения. |
Блок 3DOF кузова транспортного средства реализует жесткую двухосную 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. Для определения движения транспортного средства блок реализует эти уравнения для одноколейных, двухколейных и перетаскиваемых расчетов.
Одноколейное
| Вычисление | Описание |
|---|---|
|
Динамика |
Блок использует эти уравнения для вычисления плоской динамики жесткого тела. Если для параметра «Силы оси» задано значение Если для параметра «Силы оси» задано значение = 0 |
|
Внешние силы |
Внешние силы включают в себя как входные силы перетаскивания, так и входные внешние силы. Силы действуют на транспортное средство CG. , z + Mx, y, z вход Если для параметра «Силы оси» задано значение CyrαrrurFzrFznom Если для параметра «Силы оси» задано значение CyrαrrurFzrFznom Блок делит нормальные силы на номинальную нормальную нагрузку для изменения эффективных параметров трения во время передачи веса и нагрузки. Блок использует эти уравнения для поддержания равновесия тангажа и крена. hFxext + aFzext + Myexta + b |
|
Силы шины | Блок использует соотношение локальной и продольной и поперечной скоростей для определения углов скольжения. y˙−brx˙) − δr Для определения сил шины блок использует углы скольжения. − Fxrtsin (δr) + Fyrttsin Если для параметра «Силы оси» задано значение Fyrt = Fyrinput |
Двухколейное

| Вычисление | Описание |
|---|---|
Динамика | Блок использует эти уравнения для вычисления плоской динамики жесткого тела. Fxrr) 2+MzextIzzr=ψ˙ Если для параметра «Силы оси» задано значение = 0 |
Внешние силы | Внешние силы включают в себя как входные силы перетаскивания, так и входные внешние силы. Силы действуют на транспортное средство CG. , z + Mx, y, z вход Если для параметра «Силы оси» задано значение CyrrαrrμrrFzrr2Fznom Если для параметра «Силы оси» задано значение Блок делит нормальные силы на номинальную нормальную нагрузку для изменения эффективных параметров трения во время передачи веса и нагрузки. Блок использует эти уравнения для поддержания равновесия тангажа и крена. x˙r) +hFyext+Mxext) 2wr |
Силы шины | Блок использует соотношение локальной и продольной и поперечной скоростей для определения углов скольжения. (y˙−arx˙−rwr2) − δrr Блок использует углы поворота для преобразования сил шины в неподвижную раму транспортного средства. − Fxrtsin (δr) + Fyrttsin Если для параметра «Силы оси» задано значение Fyrt = Fyrinput |
Сопротивление
| Вычисление | Описание |
|---|---|
|
Преобразование координат |
Блок преобразует скорости ветра из инерционной рамы в неподвижную раму транспортного средства. −Wxsin (ψ) wz=Wz |
|
Силы перетаскивания |
Чтобы определить относительную воздушную скорость, блок вычитает скорость ветра из скорости CG транспортного средства. Используя относительную воздушную скорость, блок определяет силы сопротивления. 2Fdz = − 12TRClAfPabs (w) 2 |
|
Моменты перетаскивания |
Используя относительную воздушную скорость, блок определяет моменты перетаскивания. (w¯) 2 (a+b) |
Динамика жесткости и релаксации боковых углов
| Описание | Внедрение |
|---|---|
Постоянные значения. | Блок использует постоянные значения жесткости для Cyf и Cyr. |
Таблицы поиска как функция данных жесткости углов и углов проскальзывания. | Блок использует таблицы поиска, которые являются функциями данных жесткости угла и углов скольжения. Cyrdata) |
Таблицы поиска как функция данных жесткости углов и углов проскальзывания. Углы скольжения включают динамические настройки длины релаксации. | Блок использует таблицы поиска, которые являются функциями данных жесткости угла и углов скольжения. Углы скольжения включают динамические настройки длины релаксации. Длина релаксации приближается к эффективной угловой силе жесткости, которая является функцией перемещения колеса. = 1s [(αr − αrλ) vwrαr] |
Уравнения используют эти переменные.
| Смещение, скорость и ускорение CG транспортного средства вдоль оси Х, закрепленной на транспортном средстве | |
| Смещение, скорость и ускорение КР транспортного средства вдоль оси y, закрепленной на транспортном средстве | |
ψ | Вращение рамы, закрепленной на транспортном средстве, вокруг оси Z, закрепленной на земле (рыскание) |
r,Ψ˙ |
Угловая скорость транспортного средства вокруг фиксированной оси Z транспортного средства (скорость рыскания) |
| Fxf, Fxr |
Продольные усилия, прикладываемые к передним и задним колесам вдоль оси х, закрепленной на транспортном средстве |
| Файф, Фыр |
Поперечные усилия, прикладываемые к передним и задним колесам, вдоль оси y, закрепленной на транспортном средстве |
| Fxext, Fyext, Fzext |
Внешние усилия, прикладываемые к транспортному средству CG вдоль осей x, y и z, закрепленных на транспортном средстве |
| Fdx, Fdy, Fdz |
Силы сопротивления, приложенные к транспортному средству CG, вдоль осей x, y и z, закрепленных на транспортном средстве |
| Fxinput, Fyinput, Fzinput |
Входные усилия, приложенные к транспортному средству CG вдоль осей x, y и z, зафиксированных на транспортном средстве |
| Mxext, Myext, Mzext |
Внешний момент относительно CG транспортного средства, относительно фиксированных осей x, y и z транспортного средства |
| Mdx, Mdy, Mdz |
Момент перетаскивания относительно CG транспортного средства, относительно фиксированных осей x, y и z транспортного средства |
| Mxinput, Myinput, Mzinput |
Входной момент о КР транспортного средства, о фиксированных осях x, y и z транспортного средства |
| Изз | Момент инерции кузова транспортного средства относительно оси z |
| Fxft, Fxrt |
Продольное усилие в шине, прикладываемое к передним и задним колесам вдоль оси х, закрепленной на транспортном средстве |
| Файфт, Файфт |
Боковое усилие в шине, приложенное к передним и задним колесам, вдоль оси y, зафиксированной на транспортном средстве |
| Fxfl, Fxfr |
Продольное усилие, прикладываемое к передним левому и переднему правому колесам вдоль оси х, закрепленной на транспортном средстве |
| Файфл, Файфр |
Боковое усилие, приложенное к переднему левому и переднему правому колесам вдоль оси y, закрепленной на транспортном средстве |
| Fxrl, Fxrr |
Продольное усилие, прикладываемое к задним левым и задним правым колесам вдоль оси х, закрепленной на транспортном средстве |
| Фирл, Фирр |
Боковое усилие, прикладываемое к задним левым и задним правым колесам вдоль оси y, закрепленной на транспортном средстве |
| Fxflt, Fxfrt |
Продольное усилие в шине, приложенное к передним левому и переднему правому колесам вдоль оси х, закрепленной на транспортном средстве |
| Файфлт, Файфрт |
Поперечная силовая шина, приложенная к переднему левому и переднему правому колесам, вдоль оси y, закрепленной на транспортном средстве |
| Fxrlt, Fxrrt |
Продольное усилие, прикладываемое к задним левым и задним правым колесам вдоль оси х, закрепленной на транспортном средстве |
| Фырлт, Фиррт |
Боковое усилие, прикладываемое к задним левым и задним правым колесам вдоль оси y, закрепленной на транспортном средстве |
| Фзф, Фзр |
Обычное усилие, прикладываемое к передним и задним колесам вдоль оси z, закрепленной на транспортном средстве |
| Fznom |
Номинальное нормальное усилие, приложенное к осям вдоль оси z, закрепленной на транспортном средстве |
| Фзфль, Фзфр |
Нормальное усилие, приложенное к передним левым и правым колесам вдоль оси Z, закрепленной на транспортном средстве |
| Фзрл, Фзрр |
Обычное усилие, прикладываемое к задним левым и правым колесам вдоль оси z, закрепленной на транспортном средстве |
| m |
Масса кузова транспортного средства |
| a, b |
Расстояние между передними и задними колесами соответственно от нормальной точки проекции CG транспортного средства на плоскость общей оси |
| h |
Высота CG транспортного средства над плоскостью оси |
| d | Боковое расстояние от геометрической осевой линии до центра масс вдоль оси y, закрепленной на транспортном средстве |
| гд | Высота сцепки над плоскостью оси вдоль оси z, закрепленной на транспортном средстве |
| горячекатаный | Продольное расстояние сцепки от нормальной точки проекции трактора КР на плоскость общей оси |
| hl | Боковое расстояние от центра масс до сцепки вдоль закрепленной на транспортном средстве оси Y. |
| αf, αr |
Углы скольжения переднего и заднего колес |
| αfl, αfr |
Углы скольжения переднего левого и правого колес |
| αrl, αrr |
Углы скольжения заднего левого и правого колес |
| δf, δr |
Углы поворота переднего и заднего колес |
| δrl, δrr |
Углы поворота рулевого управления заднего левого и правого колес |
| δfl, δfr |
Углы поворота переднего левого и правого колес |
| wf, wr |
Ширина переднего и заднего пути |
| Сиф, Сир |
Жесткость поворота переднего и заднего колес |
| Цифдата, Сайрдата | Данные о жесткости поворота переднего и заднего колес |
| startf, startr | Длина релаксации переднего и заднего колес |
| αfλ, αrλ | Углы скольжения переднего и заднего колес, включающие длину релаксации |
| vwf, vwr | Величина скорости точки подвески переднего и заднего колес |
| мкф, мкр |
Коэффициент трения переднего и заднего колес |
| мкл, мкфр |
Коэффициент трения переднего левого и правого колес |
| мкл, мкрр |
Коэффициент трения заднего левого и правого колес |
| CD | Коэффициент воздушного сопротивления, действующий вдоль оси Х, закрепленной на транспортном средстве |
| Cs | Коэффициент воздушного сопротивления, действующий вдоль оси Y, зафиксированной на транспортном средстве |
| Статья | Коэффициент воздушного сопротивления, действующий вдоль оси Z, закрепленной на транспортном средстве |
| Crm |
Момент крена воздушного сопротивления, действующий вокруг оси X, закрепленной на транспортном средстве |
| Карта в минуту |
Момент наклона воздушного сопротивления, воздействующий на ось y, неподвижную на транспортном средстве |
| Cym |
Момент рыскания воздушного сопротивления, действующий вокруг оси Z, закрепленной на транспортном средстве |
| AF |
Лобная область |
| R | Постоянная атмосферного удельного газа |
| T | Температура окружающего воздуха |
| Pabs | Абсолютное давление окружающей среды |
| wx, wy, wz |
Скорость ветра по оси x, y и z, закрепленной на транспортном средстве |
| Wx, Wy, Wz |
Скорость ветра по инерционным осям X, Y и Z |
[1] Гиллеспи, Томас. Основы динамики транспортных средств. Уоррендейл, Пенсильвания: Общество автомобильных инженеров (SAE), 1992.
Конкатенат вектора, Конкатенат матрицы | Кузов транспортного средства 3DOF продольный | 6DOF кузова транспортного средства