基于Matlab/Simulink/Dsp的廂式半掛車(chē)實(shí)時(shí)道路仿真

一、動(dòng)力學(xué)模型

　　研究分析的對(duì)象為整個(gè)廂式半掛車(chē)的掛車(chē)部分，其副車(chē)架為雙軸。由于車(chē)身振動(dòng)較小，忽略其橫向水平振動(dòng)，而著重考察對(duì)平順性影響較大的垂直振動(dòng)和縱向角振動(dòng)。掛車(chē)簧下質(zhì)量的振動(dòng)是高頻振動(dòng)，可以認(rèn)為左右車(chē)輪的輸入是獨(dú)立的，不考慮其相互影響。假設(shè)廂式半掛車(chē)車(chē)輛左右對(duì)稱(chēng)且左右輪的路面激勵(lì)相同，并作如下假設(shè)：（1）將車(chē)身視為具有集中質(zhì)量的剛體；（2）牽引板與牽引座之間剛性連接，并用線性彈簧代替懸架，懸架剛度與阻尼分別是位移和速度的一次函數(shù)；（3）將牽引車(chē)后軸，副車(chē)架前后軸及車(chē)輪簡(jiǎn)化為非簧載質(zhì)量，用線性彈簧代替彈性輪胎，建立6自由度（用z1～z6表示）半掛車(chē)空氣彈簧動(dòng)力學(xué)模型，q1、q2、q3 表示路面激勵(lì)，如圖1所示。符號(hào)含義及具體使用參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 半掛車(chē)的動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)化模型參數(shù)

　　計(jì)算中模型的懸架系統(tǒng)的剛度和阻尼系數(shù)與輪胎剛度和阻尼系數(shù)均取左右兩側(cè)之和。

　　二、數(shù)學(xué)模型

　　（一）微分方程

　　根據(jù)給出的動(dòng)力學(xué)模型，利用拉格朗日方程建立數(shù)學(xué)模型，其通式為

　　
式中L為拉格朗日函數(shù)，L=T-V，其中T為系統(tǒng)動(dòng)能，V為系統(tǒng)勢(shì)能；D為系統(tǒng)的耗散能；Q為系統(tǒng)的廣義力。

　　具體各項(xiàng)的表達(dá)式如下：

　　副車(chē)架前懸架后支撐位移z22的計(jì)算要考慮懸架前支撐位移z21的影響和前懸架質(zhì)量塊m2位移z2的綜合影響，根據(jù)幾何關(guān)系有

　　同理可以得到副車(chē)架后懸架后支撐位移Z32。

　　將式（2）～式（4）代入式（1）得到

　　式中 分別為位移、速度和加速度列向量。
M、C、K分別為質(zhì)量、阻尼和剛度矩陣。Q為路面激勵(lì)力的列向量，文中假設(shè)輪胎阻尼為0，則 。