[发明专利]山区道路行驶车辆动力学模型建模方法

权利要求书

1.一种山区道路行驶车辆动力学模型建模方法，其特征在于包括下述步骤：

(a)建立山区道路行驶的车辆动力学模型

V·x=Vyψ·+{Fxfocosβo+Fxficosβi-Fyfosinβo-Fyfisinβi+Fxro+Fxri}/m-gsinθ-mshsψ·γ·/mV·y=-Vxψ·+{Fxfosinβo+Fxfisinβi+Fyfocosβo+Fyficosβi+Fyro+Fyri}/m-gcosθsinα+mshsγ··/mψ··=(Fxfocsoβo-Fxficosβi-Fyfosinβo+Fyfisinβi)Tf2Izz+(Fxro-Fxri)Tr2Izz+(Fxfosinβo+Fxfisinβi+Fyfocosβo+Fyficosβi)lfIzz-(Fyro+Fyri)lrIzz+IxzIzzγ··Ixxγ··=Ixzψ··+mshs(V·y+Vxψ·)+mshsgγ-(Kγf+Kγr)γ-(Dγf+Dγr)γ·Iωω·kj=-RωFxkj+Tekj-Tbkj,k=f,r;j=o,i]]>

式中，V_x，V_y分别为车辆质心的纵向以及侧向速度，分别为车辆质心的纵向以及侧向加速度；V_x，V_y与车辆质心速度V_G之间的关系为V_x＝V_Gcosδ，V_y＝V_Gsinδ，其中，V_G为车辆质心处的速度，δ为车辆的质心侧偏角；ψ，γ分别为横摆角和侧倾角，分别为横摆角速度以及侧倾角速度，分别为横摆角加速度和侧倾角加速度；β_o，β_i分别为前外轮和前内轮的转向角；F_xkj，F_ykj(k＝f，r；f＝o，i)分别为车轮坐标系中轮胎的纵向力和侧向力，k＝f，r代表前后，j＝I，o代表里外；l_f，l_r分别为质心到前、后轴的距离；T_f，T_r分别为车辆前、后轮的轮距；I_zz为绕Z轴的转动惯量即横摆转动惯量，I_xx为侧倾转动惯量，I_xz为横摆侧倾转动惯量；m为整车的质量，m_s为簧载质量；g为重力加速度，θ为道路的坡度角，α为路面的侧倾角；h为质心的高度，h_s为质心到侧倾中心的距离；K_γf，K_γr分别为前、后悬架的侧倾刚度，D_γf，D_γr分别为前、后悬架的侧倾阻尼；I_ω为车轮的转动惯量；ω_kj(k＝f，r；j＝o，i)为车轮的角速度；R_ω为车轮半径，T_ekj(k＝f，r；j＝o，i)为车轮的驱动力矩，T_bkj(k＝f，r；j＝o，i)为车轮的制动力矩；

(b)各个轮胎的纵向力和侧向力通过Dugoff轮胎模型表示如下

Fxkj=Cxkjskj1-skjf(λkj)k=f,r;j=o,iFykj=Cykjtanδkj1-skjf(λkj)k=f,r;j=o,i]]>

式中，C_xkj，C_ykj(k＝f，r；j＝o，i)分别为轮胎的纵向刚度和侧偏刚度；s_kj(k＝f，r；j＝o，i)为纵向滑移率，skj=-1+Rωωkj/Vxkj,Vxkj≥Rωωkj1-Vxkj/Rωωkj,Vxkj<Rωωkj,]]>V_xkj(k＝f，r；j＝o，i)为车轮的纵向速度；δ_kj(k＝f，r；j＝o，i)为车轮的侧偏角；f(λ)=(2-λ)λ,λ<11,λ≥1,]]>μ为道路的附着系数，F_zkj(k＝f，r；j＝o，i)为各个轮胎的法向载荷；

(c)轮胎模型中各个车轮的纵向速度和法向载荷表达如下：

Vxfo=(Vx+12Tfψ·)cosβo+(Vy+lfψ·)sinβoVxfi=(Vx-12Tfψ·)cosβi+(Vy+lfψ·)sinβiVxro=Vx+12Trψ·Vxri=Vx-12Trψ·]]>

Fzfo=mglrcosθcosα2(lf+lr)-mgh2(lf+lr)sinθ-mgcosθsinαlrh(lf+lr)Tf-maxh2(lf+lr)+maylrh(lf+lr)Tf+Kγfγ+Dγfγ·TfFzfi=mglrcosθcosα2(lf+lr)-mgh2(lf+lr)sinθ+mgcosθsinαlrh(lf+lr)Tf-maxh2(lf+lr)-maylrh(lf+lr)Tf-Kγfγ+Dγfγ·TfFzro=mglfcosθcosα2(lf+lr)+mgh2(lf+lr)sinθ-mgcosθsinαlfh(lf+lr)Tr+maxh2(lf+lr)+maylfh(lf+lr)Tr+Kγrγ+Dγrγ·TrFzri=mglfcosθcosα2(lf+lr)+mgh2(lf+lr)sinθ+mgcosθsinαlfh(lf+lr)Tr+maxh2(lf+lr)-maylfh(lf+lr)Tr-Kγrγ+Dγrγ·Tr]]>

式中，a_x是车辆质心处的纵向加速度，a_y是车辆质心处的侧向加速度，

ay=V·y+Vxψ·.]]>