分析与物理

图1:半车模型的自由体图

图1说明了半车的建模特征。前悬架和后悬架被建模为弹簧/阻尼系统。更详细的模型将包括轮胎模型和阻尼器非线性，如速度依赖阻尼(在反弹时的阻尼大于压缩时的阻尼)。车身具有俯仰自由度和弹跳自由度。它们在模型中由四种状态表示:垂直位移、垂直速度、俯仰角位移和俯仰角速度。可以使用矢量代数块实现具有六个自由度的完整模型，以执行轴转换和力/位移/速度计算。根据公式1，前悬架影响弹跳(即垂直自由度)。

方程1

俯仰对前悬架的贡献由公式2给出。

方程2

式3包含后悬架的表达式。

方程3

根据牛顿第二定律，力和力矩导致物体运动(见公式4)。

方程4

该模型

来开放这个模型，类型sldemo_suspn在MATLAB®命令窗口。图2显示了悬挂模型的顶层图。

图2:悬挂模型的顶层图

图2所示的悬架模型有两个输入，两个输入块在模型图上都是蓝色的。第一个输入是道路高度。这里的阶跃输入对应于车辆行驶在具有高度阶跃变化的路面上。第二个输入是作用于车轮中心的水平力，这是制动或加速操作的结果。这一输入只出现作为一个矩的俯仰轴，因为纵向的身体运动没有建模。

图3:弹簧/阻尼器模型用于前悬架和后悬架子系统

弹簧/阻尼器子系统为前后悬架建模，如图3所示。右键单击前/后悬挂块，并选择掩码>在掩码下查看前/后悬挂子系统。悬架子系统用于方程1-3的建模。这些方程通过直接使用增益和求和块直接在Simulink®图中实现。万博1manbetx

前后差异的解释如下。因为子系统是一个屏蔽块，所以一个不同的数据集(l，K而且C)可为每个实例输入。此外,l被认为是笛卡尔坐标x，相对于原点或重心为负或正。因此,Kf，Cf,低频分别用于前悬架块的情况如何基米-雷克南，Cr,Lr均用于后悬架块。

运行模拟

要运行此模型，请按下模型窗口中工具栏上的Play按钮。的初始条件加载到模型工作区中sldemo_suspdat.m文件(打开这个文件以查看其内容)。要查看模型工作区的内容，请转到视图菜单>模型资源管理器，查看sldemo_suspn模型，并选择“模型工作区”。在模型工作空间中加载初始条件可以防止对参数的任何意外修改，并保持MATLAB工作空间干净。

请注意，该模型将相关数据记录到MATLAB工作空间中的数据结构称为sldemo_suspn_output．键入结构的名称以查看其包含的数据。在Simulink帮助中阅读有关信号记录的更多信息。万博1manbetx

图4:仿真结果

仿真结果如图4所示。计算结果由sldemo_suspgraph.m(你可以打开这个文件看看它是怎么做的)。默认初始条件如下表1所示。

表1:默认初始条件

Lf = 0.9;%前轮毂位移从身体重心(m) Lr = 1.2;%后轮毂位移从身体重心(m) Mb = 1200;%体重(kg) Iyy = 2100;%绕y轴转动惯量in (kg m^2) kf = 28000;%前悬架刚度in (N/m) kr = 21000;%后悬架刚度in (N/m) cf = 2500;%前悬架阻尼(N秒/m) cr = 2000;后悬挂阻尼% (N秒/米)

关闭模型

关闭模型，从MATLAB工作区中删除生成的数据。

结论

该模型允许您模拟改变悬挂阻尼和刚度的影响，从而研究舒适性和性能之间的权衡。一般来说，赛车的弹簧非常坚硬，阻尼系数很高，而乘用车的弹簧更软，响应更振动。