3DOF твердый корпус транспортного средства, чтобы вычислить продольное, боковое, и движение рыскания
Динамика автомобиля транспортное средство
Блок Vehicle Body 3DOF реализует модель жесткого двухосного кузова транспортного средства, чтобы вычислить продольное, боковое и рыскание. Блок учитывает массу тела и аэродинамическое сопротивление между осями из-за ускорения и рулевого управления.
Используйте этот блок в динамике аппарата и беспилотных исследованиях, чтобы смоделировать неголономическое транспортное средство движение, когда транспортное средство шаг, крен и вертикальное движение не значительны.
В библиотеке Vehicle Dynamics Blockset™ существует два типа блоков Vehicle Body 3DOF, которые моделируют продольное, боковое и движение рыскания.
Блок | Настройка дорожки транспортного средства | Реализация |
---|---|---|
Vehicle Body 3DOF Single Track |
|
|
Vehicle Body 3DOF Dual Track |
| Силы действуют на четыре угла транспортного средства или жесткие точки. |
Используйте параметр Axle forces, чтобы задать тип силы.
Настройка сил оси | Реализация |
---|---|
|
|
|
|
|
|
Можно использовать эти параметры блоков для создания дополнительных портов входа. В этой таблице перечислены параметры настройки.
Параметр панели входных сигналов | Input port | Описание |
---|---|---|
Front wheel steering |
| Угол переднего колеса, δF |
External wind |
| Скорость ветра, WX, WY, WZ, в инерционной системе координат |
External forces | FExt | Внешняя сила транспортного средства центре тяжести (CG), Fx, Fy, Fz, в неподвижной системе координат автомобиля |
Rear wheel steering | WhlAngR | Угол заднего колеса, δR |
External friction | Mu | Коэффициент трения |
External moments |
| Внешний момент вокруг CG, Mx, My, Mz транспортного средства в неподвижной системе координат |
Hitch forces | Fh | Сила сцепки, приложенная к корпусу в месте сцепки, Fhx, Fhy и Fhz, в неподвижной системе координат автомобиля |
Hitch moments | Mh | Зацепите момент в месте сцепки, Mhx, Mhy и Mhz, вокруг неподвижной системы координат автомобиля |
Initial longitudinal position |
| Начальное перемещение CG транспортного средства вдоль фиксированной по земле оси X, в м |
Initial lateral position |
| Начальное перемещение CG транспортного средства вдоль фиксированной по земле оси Y, в м |
Initial longitudinal velocity |
| Начальная скорость CG транспортного средства вдоль фиксированной оси X, в м/с |
Initial lateral velocity |
| Начальная скорость CG транспортного средства вдоль фиксированной по оси Y, в м/с |
Initial yaw angle |
| Начальное вращение неподвижной системы координат автомобиля вокруг фиксированной по земле оси Z (рыскание), в рад |
Initial yaw rate |
| Начальная скорость вращения автомобиля вокруг фиксированной в транспортном средстве оси Z (скорость рыскания), в рад/с |
Air temperature | AirTemp | Температура окружающего воздуха. Учитывая эту опцию, если необходимо изменить температуру во время выполнения. |
Блок Vehicle Body 3DOF реализует модель жесткого двухосного 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. Чтобы определить движение транспортного средства, блок реализует эти уравнения для вычислений одной дорожки, двойной дорожки и перетаскивания.
Одиночная дорожка
Вычисление | Описание |
---|---|
Динамика |
Блок использует эти уравнения, чтобы вычислить плоскую динамику твердого тела. Если вы задаете Axle forces либо Если вы задаете Axle forces |
Внешние силы |
Внешние силы включают как входные параметры перетаскивания, так и входы внешних сил. Силы действуют на транспортное средство CG. Если вы задаете Axle forces Если вы задаете Axle forces Блок делит нормальные силы на номинальную нормальную нагрузку, чтобы изменить эффективные параметры трения во время передачи веса и нагрузки. Блок использует эти уравнения, чтобы сохранить равновесие тангажа и крена. |
Силы шин | Блок использует отношение локальных и продольных и поперечных скоростей, чтобы определить углы скольжения. Чтобы определить силы шины, блок использует углы скольжения. Если вы задаете Axle forces |
Двойной трек
Вычисление | Описание |
---|---|
Динамика | Блок использует эти уравнения, чтобы вычислить плоскую динамику твердого тела. Если вы задаете Axle forces |
Внешние силы | Внешние силы включают как входные параметры перетаскивания, так и входы внешних сил. Силы действуют на транспортное средство CG. Если вы задаете Axle forces Если вы задаете Axle forces Блок делит нормальные силы на номинальную нормальную нагрузку, чтобы изменить эффективные параметры трения во время передачи веса и нагрузки. Блок использует эти уравнения, чтобы сохранить равновесие тангажа и крена. |
Силы шин | Блок использует отношение локальных и продольных и поперечных скоростей, чтобы определить углы скольжения. Блок использует углы рулевого управления, чтобы преобразовать силы шины в неподвижную систему координат автомобиля. Если вы задаете Axle forces |
Сопротивление
Вычисление | Описание |
---|---|
Преобразование координат |
Блок преобразует скорости ветра из инерционной системы координат в фиксированную систему координат автомобиля. |
Перетащите силы |
Чтобы определить относительную воздушную скорость, блок вычитает скорость ветра из скорости транспортного средства CG. Используя относительную воздушную скорость, блок определяет силы сопротивления. |
Перетащите моменты |
Используя относительную воздушную скорость, блок определяет моменты перетаскивания. |
Динамика жесткости и релаксации в боковом углу
Описание | Реализация |
---|---|
Постоянные значения. | Блок использует постоянные значения жесткости для Cyf и Cyr. |
Интерполяционные таблицы как функция данных угловой жесткости и углов скольжения. | Блок использует интерполяционные таблицы, которые являются функциями угловых данных жесткости и углов скольжения. |
Интерполяционные таблицы как функция данных угловой жесткости и углов скольжения. Углы скольжения включают динамические настройки длины релаксации. | Блок использует интерполяционные таблицы, которые являются функциями угловых данных жесткости и углов скольжения. Углы скольжения включают динамические настройки длины релаксации. Длина релаксации аппроксимирует эффективную угловую силу жесткости, которая является функцией хода колеса. |
В уравнениях используются эти переменные.
Перемещение, скорость и ускорение транспортного средства вдоль фиксированной оси X | |
Перемещение, скорость и ускорение транспортного средства CG вдоль фиксированной оси Y | |
ψ | Вращение неподвижной системы координат автомобиля вокруг фиксированной по земле оси Z (рыскание) |
r, |
Скорость вращения транспортного средства, вокруг фиксированной осью Z автомобиля (скорость рыскания) |
Fxf, Fxr |
Продольные силы, приложенные к переднему и заднему колесам, вдоль фиксированной оси X автомобиля |
Fyf, Fyr |
Боковые силы, приложенные к переднему и заднему колесам, вдоль фиксированной по оси Y автомобиля |
Fxext, Fyext, Fzext |
Внешние силы, приложенные к транспортного средства, вдоль фиксированных осей X, Y и Z автомобиля |
Fdx, Fdy, Fdz |
Перетащите силы, приложенные к транспортного средства, вдоль фиксированных осей X, Y и Z автомобиля |
Fxinput, Fyinput, Fzinput |
Входные силы, приложенные к транспортного средства, вдоль фиксированных осей X, Y и Z автомобиля |
Mxext, Myext, Mzext |
Внешний момент вокруг CG транспортного средства, вокруг фиксированных x -, y - и z-осей автомобиля |
Mdx, Mdy, Mdz |
Перетащите момент о транспортного средства, о фиксированных x -, y - и z-осях автомобиля |
Mxinput, Myinput, Mzinput |
Входной момент о CG транспортного средства, о фиксированных осях X, Y и Z автомобиля |
Izz | Момент инерции тела автомобиля вокруг фиксированной в транспортном средстве оси Z |
Fxft, Fxrt |
Продольное усилие шины, приложенное к переднему и заднему колесам, вдоль фиксированной оси X автомобиля |
Fyft, Fyft |
Боковая сила шины, приложенная к переднему и заднему колесам, вдоль фиксированной по оси Y автомобиля |
Fxfl, Fxfr |
Продольная сила, приложенная к переднему левому и переднему правому колесам, вдоль фиксированной оси X автомобиля |
Fyfl, Fyfr |
Боковая сила, приложенная к переднему левому и переднему правому колесам, вдоль фиксированной оси Y автомобиля |
Fxrl, Fxrr |
Продольная сила, приложенная к задним левому и заднему правому колесам, вдоль фиксированной оси X автомобиля |
Fyrl, Fyrr |
Боковая сила, приложенная к задним левому и заднему правому колесам, вдоль фиксированной оси Y автомобиля |
Fxflt, Fxfrt |
Продольное усилие шины, приложенное к передним левому и передним правым колесам, вдоль фиксированной по оси X автомобиля |
Fyflt, Fyfrt |
Шина бокового усилия, приложенная к передним левому и передним правым колесам, вдоль фиксированной по оси Y автомобиля |
Fxrlt, Fxrrt |
Продольное усилие шины, приложенное к задним левому и заднему правому колесам, вдоль фиксированной по оси X автомобиля |
Fyrlt, Fyrrt |
Боковая сила, приложенная к задним левому и заднему правому колесам, вдоль фиксированной оси Y автомобиля |
Fzf, Fzr |
Нормальная сила, приложенная к переднему и заднему колесам, вдоль фиксированной оси Z автомобиля |
Fznom |
Номинальная нормальная сила, приложенная к осям, вдоль фиксированной в транспортном средстве оси Z |
Fzfl, Fzfr |
Нормальная сила, приложенная к передним левому и правому колесам, вдоль фиксированной оси Z автомобиля |
Fzrl, Fzrr |
Нормальная сила, приложенная к задним левому и правому колесам, вдоль фиксированной оси Z автомобиля |
m |
Масса кузова транспортного средства |
a, b |
Расстояние между передним и задним колесами, соответственно, от точки нормальной 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 фиксированной оси Y автомобиля |
hh | Высота сцепки над плоскостью оси вдоль фиксированной оси Z автомобиля |
dh | Продольное расстояние сцепки от точки нормальной проекции тягача CG до плоскости общей оси |
hl | Боковое расстояние от центра масс до зацепления вдоль фиксированной по оси Y транспортного средства. |
αf, αr |
Углы скольжения переднего и заднего колес |
αfl, αfr |
Углы скольжения переднего левого и правого колес |
αrl, αrr |
Задние углы скольжения левого и правого колес |
δf, δr |
Углы поворота руля переднего и заднего колес |
δrl, δrr |
Задние углы поворота левого и правого колеса |
δfl, δfr |
Углы поворота руля переднего левого и правого колес |
wf, wr |
Ширина передней и задней дорожек |
Cyf, Cyr |
Жесткость поворота переднего и заднего колес |
Cyfdata, Cyrdata | Данные жесткости поворота переднего и заднего колес |
σf, σr | Длина релаксации переднего и заднего колес |
αfσ, αrσ | Углы скольжения переднего и заднего колес, которые включают длину релаксации |
vwf, vwr | Величина скорости подвески переднего и заднего колес |
μf, μr |
Коэффициент трения переднего и заднего колес |
μfl, μfr |
Коэффициент трения переднего левого и правого колес |
μrl, μrr |
Коэффициент трения заднего левого и правого колес |
Cd | Коэффициент сопротивления воздуха, действующий вдоль фиксированной оси X автомобиля |
Cs | Коэффициент сопротивления воздуха, действующий вдоль фиксированной по оси Y автомобиля |
Cl | Коэффициент сопротивления воздуха, действующий вдоль фиксированной оси Z автомобиля |
Crm |
Перетащите воздух крена момент, действующий вокруг фиксированной оси X автомобиля |
Cpm |
Момент тангажа сопротивления воздуха, действующий вокруг фиксированной по оси Y автомобиля |
Cym |
Перетащите воздух рыскания момент, действующий вокруг фиксированной оси Z автомобиля |
Af |
Фронтальная область |
R | Удельная атмосферная газовая константа |
T | Температура воздуха окружающей среды |
Pabs | Абсолютное давление окружающей среды |
wx, wy, wz |
Скорость ветра, вдоль фиксированных осей X -, Y - и Z |
Wx, Wy, Wz |
Скорость ветра, по инерционной оси X -, Y - и Z |
[1] Гиллеспи, Томас. Основы динамики аппарата. Warrendale, PA: Society of Automotive Engineers (SAE), 1992.
Vector Concatenate, Matrix Concatenate | Vehicle Body 3DOF Longitudinal | Vehicle Body 6DOF