七自由度车辆模型搭建

2020-10-26 10:48:23· 来源：新能源汽车控制

车辆七自由度操稳模型主要是在三自由度模型基础上增加了车轮模型、轮胎模型以及相关的运动学计算，其模型架构前文以及介绍，如下图所示。本文将按照以上架构，进

车辆七自由度操稳模型主要是在三自由度模型基础上增加了车轮模型、轮胎模型以及相关的运动学计算，其模型架构前文以及介绍，如下图所示。

本文将按照以上架构，进行制动与转向联合工况的Simulink模型搭建，并做初步地验证。

驾驶员模型：开环输入，直接给定前轮转角和制动力。

整车模型：与三自由度的整车模型一样，进行纵向、横向、横摆三个维度的动力学方程计算，如下图。

车轮模型：就是车轮的转动运动方程，在制动工况下，车轮的转动主要受地面纵向力Fxb、制动力矩Tμ的影响（暂时忽略滚动阻力），如下图。

运动学计算：运动学计算主要计算车轮垂直载荷、滑移率、侧偏角，如下图。

垂直载荷：

滑移率及侧偏角：

轮胎模型：直接使用上文介绍的魔术公式轮胎模型，如下图。

以上各子模型组合起来就形成一个完整的七自由度车辆模型，如下图。

下面用两个工况进行模型的简单验证。

工况1：给定一个初始车速，车轮制动力逐渐增加（四个车轮制动力一样），车轮转角为0，观察车辆的运动状态如下图。

从图中可以大概看出，随着制动力的加大，前轮轮胎纵向力一直增大，后轮由于发生了抱死先增大后减小，整车纵向速度逐渐减小，且减速度速度越来越大，基本符合预期。

工况2：给定一个初始车速，车轮制动力逐渐增加（四个车轮制动力一样），车轮转角为0.2rad，观察车辆的运动状态如下图。

从图中可以大概看出，随着制动力的加大，4个轮胎纵向力由于发生了抱死先增大后减小，整车纵向速度逐渐减小，侧向速度及车轮侧偏角先增大后达到稳定状态，基本符合预期。

以上，搭建一个车辆七自由度模型，并进行初步的验证。

由于时间关系，该模型还存在一些细节问题后续可以继续优化。比如：某些情况下车轮转速的振荡、临界状态下滑移率的计算、动静摩擦阻力的切换等等细节问题。

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