表征稳态响应参数的求解: ①转向半径的比R/R0 R?1?Ku2R0……………………………………(公式4)
代入表(一)的数据,计算得转向半径的比R/R0=2.746
②前、后轮侧偏角绝对值之差α1-α2
?r??当ua=30m/s=108km/h时,得稳态横摆角速度增益 ??s=4.04
由于方向盘的转角?=2rad,得到汽车的横摆角速度?r=8.08rad/s,
L?r?代入公式α1-α2 ? δ =2.73rad=156.4°
u
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③静态储备系数S.M.
S.M.?
a??ak2a??……………………………………(公式5) Lk1? k2L代入表(一)的数据,计算得静态储备系数为0.08562
(2)分析前轮角阶跃输入下汽车的瞬态响应 对(公式1)求解可得:
?……………………………………(公式6) ??r?h??r?c? m??r?b1??b0? 式中:
c?mu?ak1 1
对(公式6)变形得:
2 ??B?……………………………………(公式7) ??r?2?0???r??0??r?B1?0m??muIZh??ma2k1?b2k2?IZ?k1?k2?????L2k1k21?bk2??u2?ak1?bk2??k1?k2??a2k1?b2k2??mu?ak?bk???2uub??muak1b0?Lk1k2 式中:
对(公式7)进行傅里叶变换,得 2?????2?r????2?0?j??r?????0?r????B1j??????B0?……………………………………(公式7)
?02?cm???h2?0m?B1?b1m?B0?b0m?
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? (?)—?的傅里叶变换 ?r(?)—?r的傅里叶变换;
?r???B1j??B0B1S?B0??Hj?????r??2传递函数 …………(公式8) ??????2?2?0?j???0S2?2?0?S??02
代入表(一)的数据及车速为30m/s,计算得部分参数如下
将上述数据代入(公式8)则确定了系统的传递函数,借助MATLAB中SIMULINK仿真系统可以得到角阶跃输入下的时域响应曲线图,系统及具体参数设置如下:
B1?17.85B0?48.38?0?3.4626??0.61576
8
仿真结果为:
由图分析可知:系统的稳定值为8.07,峰值为10.12,最大超调量为25%,在30%以内,其峰值时刻为0.61s处,反应良好。
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?0?cm?12下面通过理论计算确定表征响应品质好坏的4个瞬态响应的参数: L2kk①横摆角速度ωr波动的固有(圆)频率ω0 u?
muak1?bk2??muIZLk1k2ω0 ……………………………………(公式9) ?1?Ku2
umIZ??代入表(一)的数据及车速为30m/s,计算得ω0 =3.46rad/s
②阻尼比ζ ??h2?0m??22??mak?bk2??IZ?k1?k2???1??2mIZLk1k21?Ku2??mIZ……………………………………(公式10)
?
?m?a2k1?b2k2??IZ?k1?k2?2LmIZk1k2?1?Ku2?代入表(一)的数据及车速为30m/s,计算得 ??0.61576
③反应时间τ
??2 1??arctan???mua?0?????Lk?2????????01??2
?????????
……………………………………(公式11)
代入表(一)的数据及相关参数,计算得τ=0.32s
④达到第一个峰值ωr1的时间ε
?1??2?????arctan?? arctan????0?????????01??2
代入表(一)的数据及相关参数,计算得ε=0.65s 理论计算值与仿真结果非常接近。
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……………………………………(公式12)