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汽车安全性设计实验报告

四轮转向建模与分析实验

专业

学号

姓名

二〇一八年十一月

一、实验目的

1、掌握四轮转向汽车数学模型；

2、温习MATLAB控制系统建模方法；

3、对比分析四轮转向相较于前轮转向汽车的优点。

二、实验仪器

计算机；

MATLAB软件。

三、实验原理

四轮转向是提高汽车主动安全性的方法之一。

四轮转向是指汽车在转向过程中，四个车轮可以根据信号同时相对车身偏转。其主

要目的是提高汽车在高速行驶或在侧向风作用时的操纵稳定性，改善在低速时的操纵轻

便性，以及减小转弯半径。

四、实验内容

1、四轮转向模型

在四轮转向分析中，通常把汽车简化为一个二自由度的两轮车模型，如图1所示。

四轮转向汽车线性二自由度模型认为汽车只作平行于地面的平面运动，只有沿y轴的侧

向运动和绕z轴的横摆运动两个自由度。

y

ωα

r1δ

1

v

1

u

v1

x

u2βu

δ

2

α

2F

FY1

Y2

ba

图1四轮转向汽车线性二自由度模型

2、四轮转向模型运动方程

如图1所示，四轮转向模型沿y轴的合力和绕z轴的力矩为：

(1-1)

式（1.1）中，为汽车质量，、为质心到前、后轴的距离，为汽车沿x轴的前

进速度，为绕z轴的转动惯量，为质心侧偏角，为绕z轴的横摆角速度，为前轮

侧偏刚度，为后轮侧偏刚度，、分别为前、后轮转角，由于、很小，，

，，，则：