基于MATLAB的控制系统仿真及应用-第8章--应用实例2——车辆悬架系统的建模和控制仿真.ppt

8.2.5 白噪声路面模拟输入仿真 功率谱密度分析（左为被动模型，右为主动模型） 车身加速度： * 8.2.5 白噪声路面模拟输入仿真 悬架动挠度 * 8.2.5 白噪声路面模拟输入仿真 轮胎动变形 * 8.2.6 汽车悬架系统的对比分析及评价 从车身垂直振动加速度对比图中看出：安装了主动控制装置的悬架极大的降低了车身在垂直方向的振动，使汽车的平顺性得到了很好的提高。 从悬架变形对比图中看出：安装了主动控制装置的悬架使限位块冲击车身的可能性减少，在一定程度上改善了汽车的平顺性。 从轮胎变形对比图中看出：安装了主动悬架系统的轿车的后轮胎变形小，即轮胎跳离地面的可能性减小，在一定程度上提高了它们的安全性和操纵稳定性。 从悬架模型的系统响应图中看出：主动悬架模型的系统响应更为快速。 * 第八章 车辆悬架系统的建模和控制仿真 * 8.1.1 汽车被动悬架系统状态方程的建立 (a) 被动悬架系统的简化模型 (b) 主动悬架系统的简化模型 * 8.1.1 汽车被动悬架系统状态方程的建立 被动悬架系统的运动微分程为： 选取状态变量 ， ， ， 构成状态向量 ， 于是等到状态方程为： 其中 * 8.1.1 汽车被动悬架系统状态方程的建立 被动悬架系统的运动微分程为： 选取三个性能指标 ， ， 构成输出向量 ，于是等到输出方程为: 其中 * 8.1.2汽车主动悬架系统状态方程的建立 主动悬架系统的运动微分程为： 选取状态变量 ， ， ， 构成状态向量 ， 于是等到状态方程为： 其中 * 8.1.2 汽车主动悬架系统状态方程的建立 主动悬架系统的运动微分程为： 选取三个性能指标 ， ， 构成输出向量 ，输出方程为： 其中 * 8.2 悬架系统模型性能分析及仿真 8.2.1 稳定性分析 被动悬架模型 被动悬架汽车的结构参数为：ms=240kg，mt=30kg，ks=16000N/m，cs=980Ns/m，kt=160000N/m，代入后得到： * 8.2.1 稳定性分析 在MATLAB中利用命令[z,p,k]=ss2zp(A,B,C,D)，可求得汽车被动悬架系统的极点： -16.6626 + 74.0256i -16.6626 - 74.0256i -1.7124 + 7.6697i -1.7124 - 7.6697i 这些极点都在左半s平面内，满足系统稳定性的条件，故可判断汽车被动悬架系统是稳定的。 * 8.2.1 稳定性分析 主动悬架模型 设： q1=335000，q2=4050000， 故Q=[4050000 0 0 0;0 0 0 0;0 0 335000 0;0 0 0 0]; 执行以下M-文件： A1=[0 1 0 -1;0 0 0 0;0 0 0 -1;0 0 5333.333 0]; B1=[0;0.00417;0;-0.0333]; Q=[4050000 0 0 0;0 0 0 0;0 0 3350000 0;0 0 0 0]; R=[1]; [K,P,E]=lqr(A1,B1,Q,R) 可得： K =[ 2012.5 976.8 -1840.9 -37.2] * 8.2.1 稳定性分析 原状态方程可写为： 代入参数后得到: * 8.2.1 稳定性分析 Matlab中利用命令[z,p,k]=ss2zp(A,B,C,D)，可求得汽车主动悬架系统的极点为： -0.6202 +73.0316i -0.6202 -73.0316i -2.0354 +2.0611i -2.0354 -2.0611i 这些极点都在左半s平面内，满足系统稳定性的条件，故可判断汽车主动悬架系统是稳定的。 * 8.2.2 脉冲响应 图8.2.1 悬架模型正弦响应 以下的仿真图：左图为被动模型，右图为主动模型 * 8.2.2 脉冲响应 车身加速度：(横坐标表示时间，纵坐标表示输出响应量幅值的大小,下同) * 8.2.2 脉冲响应 悬架动挠度 * 8.2.2 脉冲响应 轮胎动变形 * 8.2.3 锯齿波响应 输入源换成Signal Generator，