Bicycle Model

Реализуйте одноколейный 3DOF жесткий корпус транспортного средства, чтобы вычислить продольное, боковое и рыскание движения

Описание

Блок Bicycle Model реализует твердую двухосную однопутную модель кузова транспортного средства, чтобы вычислить продольное, боковое и рыскание. Блок учитывает массу тела, аэродинамическое сопротивление и распределение веса между осями из-за ускорения и рулевого управления. Существует два типа блоков Bicycle Model.

БлокРеализация

Bicycle Model - Velocity Input

  • Блок принимает, что внешняя продольная скорость является квазистационарным состоянием, поэтому продольное ускорение приблизительно равняется нулю.

  • Поскольку движение квазистационарное, блок вычисляет только боковые силы с помощью углов скольжения шины и линейной жесткости поворота.

Bicycle Model - Force Input

  • Блок использует внешнюю продольную силу, чтобы ускорить или затормозить транспортное средство.

  • Блок вычисляет боковые силы с помощью углов скольжения шины и линейной жесткости поворота.

Чтобы вычислить нормальные силы на передней и задней осях, блок использует движение транспортного средства с твердым телом, силы системы подвески и силы ветра и сопротивления. Блок разрешает компоненты силы и момента на твердом каркасе кузова транспортного средства.

Порты

Вход

расширить все

Угол переднего колеса, в рад.

Продольная сила на передней оси, FxF, вдоль неподвижного x автомобиля-ось, в Н.

Bicycle Model - Force Input входной порт блока.

Продольная сила на задней оси, FxR, вдоль неподвижного x автомобиля-ось, в Н.

Bicycle Model - Force Input входной порт блока.

Скорость CG транспортного средства вдоль фиксированной по оси X, в м/с.

Bicycle Model - Velocity Input входной порт блока.

Выход

расширить все

Сигнал шины, содержащий эти блоки значения.

СигналОписаниеЗначениеМодули
InertFrmCgDispXПеремещение CG транспортного средства вдоль фиксированной по земле оси X

Вычисленный

m
YПеремещение CG транспортного средства вдоль фиксированной по земле оси Y

Вычисленный

m

ZПеремещение CG транспортного средства вдоль фиксированной по земле оси Z0m
VelXdotСкорость CG транспортного средства вдоль фиксированной по земле оси X

Вычисленный

м/с

YdotСкорость CG транспортного средства вдоль фиксированной по земле оси Y

Вычисленный

м/с
ZdotСкорость CG транспортного средства вдоль фиксированной по земле оси Z0м/с
AngphiВращение неподвижной системы координат автомобиля вокруг фиксированной по земле оси X (крен)0рад
thetaВращение неподвижной системы координат автомобиля вокруг фиксированной по земле оси Y (тангаж)0рад
psiВращение неподвижной системы координат автомобиля вокруг фиксированной по земле оси Z (рыскание)

Вычисленный

рад
FrntAxlDispXПеремещение переднего колеса вдоль фиксированной по земле оси X

Вычисленный

m
YПеремещение переднего колеса вдоль фиксированной по земле оси Y

Вычисленный

m
ZПеремещение переднего колеса вдоль фиксированной по земле оси Z0m
VelXdotСкорость переднего колеса вдоль фиксированной по земле оси X

Вычисленный

м/с
YdotСкорость переднего колеса вдоль фиксированной по земле оси Y

Вычисленный

м/с
ZdotСкорость переднего колеса вдоль фиксированной по земле оси Z0м/с
RearAxlDispXПеремещение заднего колеса вдоль фиксированной по земле оси X

Вычисленный

m
YПеремещение заднего колеса вдоль фиксированной по земле оси Y

Вычисленный

m
ZПеремещение заднего колеса вдоль фиксированной по земле оси Z0m
VelXdotСкорость заднего колеса вдоль фиксированной по земле оси X

Вычисленный

м/с
YdotСкорость заднего колеса вдоль фиксированной по земле оси Y

Вычисленный

м/с
ZdotСкорость заднего колеса вдоль фиксированной по земле оси Z0м/с
HitchDispXСмещение сцепки от плоскости оси вдоль фиксированной по земле оси X

Вычисленный

m
YСмещение сцепления от центральной плоскости вдоль фиксированной по земле оси Y

Вычисленный

m
ZСмещение сцепки от плоскости оси вдоль фиксированной по земле оси Z

Вычисленный

m
VelXdotСцепка смещения скоростью от плоскости оси вдоль фиксированной по земле оси X

Вычисленный

m
YdotСцепка смещения скоростью от центральной плоскости вдоль фиксированной по земле оси Y

Вычисленный

m
ZdotСмещенная скорость сцепки от плоскости оси вдоль фиксированной по земле оси Z

Вычисленный

m
GeomDispXСмещение шасси транспортного средства от плоскости оси вдоль фиксированной по земле оси X

Вычисленный

m
YШасси транспортного средства смещено от центральной плоскости вдоль фиксированной по земле оси Y

Вычисленный

m
ZСмещение шасси транспортного средства от плоскости оси вдоль фиксированной по земле оси Z

Вычисленный

m
VelXdotСмещенная скорость шасси транспортного средства вдоль фиксированной по земле оси X

Вычисленный

м/с
YdotСмещенная скорость шасси транспортного средства вдоль фиксированной по земле оси Y

Вычисленный

м/с
ZdotСмещенная скорость шасси транспортного средства вдоль фиксированной по земле оси Z

Вычисленный

м/с
BdyFrmCgVelxdotСкорость CG транспортного средства вдоль фиксированной оси X

Вычисленный

м/с
ydotСкорость CG транспортного средства вдоль фиксированной оси Y автомобиля

Вычисленный

м/с
zdotСкорость CG транспортного средства вдоль фиксированной оси Z автомобиля0м/с
AngBeta

Угол скольжения тела, β

β=VyVx

Вычисленный

рад
AngVelpСкорость вращения транспортного средства вокруг фиксированной оси X (скорость крена)0рад/с
qСкорость вращения транспортного средства вокруг фиксированной по оси Y машины (скорость тангажа)0рад/с
rСкорость вращения транспортного средства вокруг фиксированной оси Z автомобиля (скорость рыскания)

Вычисленный

рад/с
AccaxУскорение CG транспортного средства вдоль фиксированной оси X

Вычисленный

gn
ayУскорение CG транспортного средства вдоль фиксированной по оси Y автомобиля

Вычисленный

gn
azУскорение CG транспортного средства вдоль фиксированной оси Z автомобиля0gn
xddotУскорение CG транспортного средства вдоль фиксированной оси X

Вычисленный

м/с ^ 2
yddotУскорение CG транспортного средства вдоль фиксированной по оси Y автомобиля

Вычисленный

м/с ^ 2
zddotУскорение CG транспортного средства вдоль фиксированной оси Z автомобиля0м/с ^ 2
AngAccpdotУгловое ускорение транспортного средства вокруг фиксированной оси X0рад/с
qdotУгловое ускорение транспортного средства вокруг фиксированной оси Y0рад/с
rdotУгловое ускорение транспортного средства вокруг фиксированной z-оси автомобиля

Вычисленный

рад/с
DCM

Матрица косинуса направления

Вычисленный

рад
ForcesBodyFxСила сетки на CG транспортного средства вдоль фиксированной оси X автомобиля

Вычисленный

N
FyСила сетки на CG транспортного средства вдоль фиксированной оси Y автомобиля

Вычисленный

N
FzСила сетки на CG транспортного средства вдоль фиксированной оси Z автомобиля0N
ExtFxВнешняя сила на CG транспортного средства вдоль фиксированной оси X автомобиля

Вычисленный

N
FyВнешнее усилие на CG транспортного средства вдоль фиксированной по оси Y транспортного средства

Вычисленный

N
FzВнешнее усилие на CG транспортного средства вдоль фиксированной оси Z транспортного средства0N
HitchFx

Сила сцепки, приложенная к телу в месте сцепки вдоль фиксированной оси X автомобиля

Вход

N
Fy

Сила сцепки, приложенная к телу в месте сцепки вдоль оси Y автомобиля

Вход

N
Fz

Сила сцепления, приложенная к телу в месте сцепки вдоль фиксированной оси Z автомобиля

Вход

N
FrntAxlFx

Продольная сила на переднем колесе, вдоль фиксированной оси X автомобиля

Вычисленный

N
Fy

Боковая сила на переднем колесе вдоль фиксированной по оси Y автомобиля

Вычисленный

N
Fz

Нормальная сила на переднем колесе, вдоль фиксированной оси Z автомобиля

Вычисленный

N
RearAxlFx

Продольная сила на заднем колесе, вдоль фиксированной оси X автомобиля

Вычисленный

N
Fy

Боковая сила на заднем колесе вдоль фиксированной по оси Y автомобиля

Вычисленный

N
Fz

Нормальная сила на заднем колесе, вдоль фиксированной оси Z автомобиля

ВычисленныйN
TiresFrntTireFx

Сила передней шины, вдоль фиксированной оси X автомобиля

ВычисленныйN
Fy

Сила передней шины, вдоль фиксированной по оси Y автомобиля

ВычисленныйN
Fz

Сила передней шины, вдоль фиксированной оси Z автомобиля

ВычисленныйN
RearTireFxFx

Сила задней шины, вдоль фиксированной оси X автомобиля

ВычисленныйN
Fy

Сила задней шины, вдоль фиксированной по оси Y автомобиля

ВычисленныйN
Fz

Сила задней шины, вдоль фиксированной оси Z автомобиля

ВычисленныйN
DragFxПеретащите силу на CG транспортного средства вдоль фиксированной оси X автомобиля

Вычисленный

N
FyПеретащите силу на CG транспортного средства вдоль фиксированной оси Y автомобиля

Вычисленный

N
FzПеретащите силу на CG транспортного средства вдоль фиксированной оси Z автомобиля

Вычисленный

N
GrvtyFxСила тяжести на транспортном средстве CG вдоль фиксированной оси X автомобиля

Вычисленный

N
FyСила тяжести на транспортном средстве CG вдоль фиксированной по оси Y автомобиля

Вычисленный

N
FzСила тяжести на транспортном средстве CG вдоль фиксированной оси Z автомобиля

Вычисленный

N
MomentsBodyMxМомент тела на CG транспортного средства вокруг фиксированной оси X автомобиля0Н· м
MyМомент кузова на CG транспортного средства вокруг фиксированной по оси Y автомобиля

Вычисленный

Н· м
MzМомент кузова на CG транспортного средства вокруг фиксированной оси Z автомобиля0Н· м
DragMxПеретащите момент на CG транспортного средства вокруг фиксированной оси X автомобиля0Н· м
MyПеретащите момент на CG транспортного средства вокруг фиксированной оси Y автомобиля

Вычисленный

Н· м
MzПеретащите момент на CG транспортного средства вокруг фиксированной оси Z автомобиля0Н· м
ExtMxВнешний момент на CG транспортного средства вокруг фиксированной оси X автомобиля0Н· м
MyВнешний момент на CG транспортного средства вокруг фиксированной оси Y автомобиля

Вычисленный

Н· м
MzВнешний момент на CG транспортного средства вокруг фиксированной оси Z транспортного средства0Н· м
HitchMxМомент сцепки в месте сцепки вокруг фиксированной оси X автомобиля0Н· м
MyМомент сцепки в месте сцепки вокруг фиксированной по оси Y автомобиля

Вычисленный

Н· м
MzМомент сцепки в месте сцепки вокруг фиксированной оси Z автомобиля0Н· м
FrntAxlDispxПеремещение переднего колеса вдоль фиксированной по оси X автомобиля

Вычисленный

m
yПеремещение переднего колеса вдоль фиксированной по оси Y автомобиляВычисленныйm
zПеремещение переднего колеса вдоль фиксированной оси Z автомобиля

Вычисленный

m
VelxdotСкорость переднего колеса вдоль фиксированной оси X автомобиля

Вычисленный

м/с
ydotСкорость переднего колеса вдоль фиксированной по оси Y автомобиля

Вычисленный

м/с
zdotСкорость переднего колеса вдоль фиксированной оси Z автомобиля0м/с
SteerWhlAngFL

Угол поворота руля переднего левого колеса

Вычисленный

рад
WhlAngFR

Угол поворота руля переднего правого колеса

Вычисленный

рад
RearAxlDispxПеремещение заднего колеса вдоль фиксированной оси X автомобиля

Вычисленный

m
yПеремещение заднего колеса вдоль фиксированной по оси Y автомобиляВычисленныйm
zПеремещение заднего колеса вдоль фиксированной оси Z автомобиля

Вычисленный

m
VelxdotСкорость заднего колеса вдоль фиксированной оси X автомобиля

Вычисленный

м/с
ydotСкорость заднего колеса вдоль фиксированной по оси Y автомобиля

Вычисленный

м/с
zdotСкорость заднего колеса вдоль фиксированной оси Z автомобиля0м/с
SteerWhlAngRL

Угол поворота заднего левого колеса

Вычисленный

рад
WhlAngRR

Угол поворота заднего правого колеса

Вычисленный

рад
HitchDispxСмещение сцепки от плоскости оси вдоль фиксированной оси X автомобиля

Вход

m
yСмещение сцепления от центральной плоскости вдоль фиксированной по оси Y автомобиля

Вход

m
zСмещение сцепки от плоскости оси вдоль фиксированной по земле оси Z

Вход

m
VelxdotСкорость смещения сцепления вдоль фиксированной оси X автомобиля

Вычисленный

м/с
ydotСкорость смещения сцепления вдоль фиксированной по оси Y автомобиля

Вычисленный

м/с
zdotСкорость смещения сцепления вдоль фиксированной оси Z автомобиля

Вычисленный

м/с
PwrExtПриложенная внешняя степень

Вычисленный

W
HitchПотеря степени из-за сцепки

Вычисленный

W
DragПотеря степени из-за сопротивления

Вычисленный

W
GeomDispxШасси транспортного средства, смещенное от плоскости оси вдоль фиксированной оси X автомобиля

Вход

m
yШасси транспортного средства смещено от центральной плоскости вдоль фиксированной по оси Y автомобиля

Вход

m
zСмещение шасси транспортного средства от плоскости оси вдоль фиксированной по земле оси Z

Вход

m
VelxdotСмещенная скорость шасси транспортного средства вдоль фиксированной оси X

Вычисленный

м/с
ydotСмещенная скорость шасси транспортного средства вдоль фиксированной оси Y

Вычисленный

м/с
zdotСмещенная скорость шасси транспортного средства вдоль фиксированной оси Z0м/с
AngBeta

Угол скольжения тела, β

β=VyVx

Вычисленный

рад

СигналОписаниеЗначениеМодули
PwrInfoPwrTrnsfrdPwrFxExtВнешне приложенная продольная сила степени

Вычисленный

W
PwrFyExtВнешне приложенная степень боковой силы

Вычисленный

W
PwrMzExtВнешне приложенная степень момента крена

Вычисленный

W
PwrFwFxПродольная сила, приложенная к степени передней оси

Вычисленный

W
PwrFwFyБоковая сила, приложенная к степени передней оси

Вычисленный

W
PwrFwRxПродольная сила, приложенная к степени заднего моста

Вычисленный

W
PwrFwRyБоковая сила, приложенная к степени заднего моста

Вычисленный

W
PwrNotTrnsfrdPwrFxDragСила продольного сопротивления степени

Вычисленный

W
PwrFyDragБоковая сила перетаскивания степени

Вычисленный

W
PwrMzDragПеретащите степень момента тангажа

Вычисленный

W
PwrStoredPwrStoredGrvtyИзменение скорости в гравитационной потенциальной энергии

Вычисленный

W
PwrStoredxdotСкорость изменения продольной кинетической энергии

Вычисленный

W
PwrStoredydotСкорость изменения боковой кинетической энергии

Вычисленный

W
PwrStoredrСкорость изменения кинетической энергии вращения рыскания

Вычисленный

W

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

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

Вращение неподвижной системы координат автомобиля вокруг неподвижной Z-ось (рыскание), в рад..

Скорость вращения транспортного средства, r, о фиксированном транспортном средстве z-ось (скорость рыскания), в рад/с.

Параметры

расширить все

Продольный

Количество колес на передней оси, NF. Значение безразмерно.

Количество колес на задней оси, NR. Значение безразмерно.

Масса транспортного средства, m, в кг.

Расстояние по горизонтали a от CG транспортного средства до оси переднего колеса, в м.

Расстояние по горизонтали b от CG транспортного средства до оси заднего колеса, в м.

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

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

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, на панели Input signals выберите Hitch forces или Hitch moments.

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

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, на панели Input signals выберите Hitch forces или Hitch moments.

Начальное перемещение КР транспортного средства вдоль фиксированной по земле оси X, в м.

Начальная скорость CG транспортного средства вдоль фиксированной оси X, в м/с.

Зависимости

Для блоков Vehicle Body 3DOF Single Track или Vehicle Body 3DOF Dual Track, чтобы включить этот параметр, задайте Axle forces одну из следующих опций:

  • External longitudinal forces

  • External forces

Ответвление

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

Зависимости

Для блоков Vehicle Body 3DOF Single Track или Vehicle Body 3DOF Dual Track, чтобы включить этот параметр:

  1. Установите Axle forces в одну из следующих опций:

    • External longitudinal velocity

    • External longitudinal forces

  2. Очистить Mapped corner stiffness.

Задняя жесткость угла шины, Cyr, в Н/рад.

Зависимости

Для блоков Vehicle Body 3DOF Single Track или Vehicle Body 3DOF Dual Track, чтобы включить этот параметр:

  1. Установите Axle forces в одну из следующих опций:

    • External longitudinal velocity

    • External longitudinal forces

  2. Очистить Mapped corner stiffness.

Начальное перемещение КР транспортного средства по фиксированной по земле оси Y, в м.

Начальная скорость CG транспортного средства вдоль фиксированной по оси Y, в м/с.

Рыскание

Рыскать полярную инерцию, в кг * м ^ 2.

Вращение неподвижной системы координат автомобиля вокруг фиксированной по земле оси Z (рыскание), в рад.

Скорость вращения транспортного средства вокруг фиксированной оси Z (скорость рыскания), в рад/с.

Аэродинамический

Эффективная площадь поперечного сечения транспортного средства, Af, для вычисления аэродинамической силы сопротивления на транспортном средстве, в м2.

Коэффициент сопротивления воздуха, Cd. Значение безразмерно.

Коэффициент подъема воздуха, Cl. Значение безразмерно.

Коэффициент тангажа продольного сопротивления, Cpm. Значение безразмерно.

Относительный вектор угла ветра, βw, в рад.

Коэффициент боковой силы вектора коэффициент, Cs. Значение безразмерно.

Коэффициент вектора коэффициента рыскания, Cym. Значение безразмерно.

Окружение

Абсолютное давление окружающей среды, Pabs, в Па.

Абсолютная температура окружающей среды, T, в К.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, очистите Air temperature.

Ускорение свободного падения, g, в м/с ^ 2.

Номинальный коэффициент шкалы трения, μ. Значение безразмерно.

Зависимости

Для блоков Vehicle Body 3DOF Single Track или Vehicle Body 3DOF Dual Track, чтобы включить этот параметр:

  1. Установите Axle forces в одну из следующих опций:

    • External longitudinal velocity

    • External longitudinal forces

  2. Очистить External Friction.

Симуляция

Продольная скорость допуска, в м/с.

Номинальная нормальная сила, в Н.

Зависимости

Для блоков Vehicle Body 3DOF Single Track или Vehicle Body 3DOF Dual Track, чтобы включить этот параметр, задайте Axle forces одну из следующих опций:

  • External longitudinal velocity

  • External longitudinal forces

Шасси транспортного средства смещено от плоскости оси вдоль фиксированной оси X, в м. Когда вы используете 3D двигатель визуализации, рассмотрите использование смещения, чтобы определить местоположение шасси независимо от CG транспортного средства.

Шасси транспортного средства смещено от центральной плоскости вдоль фиксированной по оси Y, в м. Когда вы используете 3D двигатель визуализации, рассмотрите использование смещения, чтобы найти шасси независимо от CG транспортного средства.

Шасси транспортного средства смещено от плоскости оси вдоль фиксированной оси Z, в м. Когда вы используете 3D двигатель визуализации, рассмотрите использование смещения, чтобы определить местоположение шасси независимо от CG транспортного средства.

Оберните углы Эйлера к интервалу [-pi, pi]. Для маневров транспортного средства, которые могут подвергнуться вращениям рыскания транспортного средства, которые находятся вне интервала, рассмотрите отмену выбора параметра, если вы хотите:

  • Отслеживайте общее вращение рыскания транспортного средства.

  • Избегайте разрывов в оценщиках состояния транспортного средства.

Ссылки

[1] Гиллеспи, Томас. Основы динамики аппарата. Warrendale, PA: Society of Automotive Engineers (SAE), 1992.

Введенный в R2018a
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте