不同工况下的直线行驶时,[方向盘转角]、[横摆角速度]、[横向加速度]的表现
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引自免费微信小程序:皆我百晓生
在MATLAB中,我们可以创建一个简化的模型来模拟不同工况下的直线行驶情况,并分析
[方向盘转角]
、[横摆角速度]
和[横向加速度]
的表现。这里我们将考虑车辆动力学中的基本参数,如转向响应时间、车重、轮胎刚度等。然而,为了简化,我们只关注几个关键变量之间的关系。首先,我们需要定义一些基础参数:
% 基础参数 wheelbase = 3; % 车辆轴距 (单位: 米) steering_ratio = 15; % 方向盘与车轮的传动比 vehicle_mass = 1500; % 车辆质量 (单位: 千克) inertia = vehicle_mass * wheelbase^2 / 12; % 约简后的转动惯量 (单位: 千克·米^2) tyre_stiffness = 2e6; % 轮胎刚度 (单位: 牛顿/米) % 时间步长和总时间 dt = 0.01; % 时间步长 (单位: 秒) total_time = 10; % 总时间 (单位: 秒) time_vec = 0:dt:total_time;
接下来,我们创建一个函数来计算这些变量随时间的变化。这个函数将接收方向盘转角作为输入,并基于这个转角计算出横摆角速度和横向加速度。
function [yaw_rate, lateral_acc] = calculate_responses steer_angle % 横摆角速度和横向加速度的初始值 yaw_rate = zeros(size(time_vec)); lateral_acc = zeros(size(time_vec)); % 根据方向盘转角计算车轮偏转角度 wheel_angle = steer_angle ./ steering_ratio; % 计算横摆角速度的时间序列 for i = 2:length(time_vec) % 忽略第一个时刻,因为初始条件是静止的 % 使用线性插值近似瞬时变化率 delta_wheel_angle = wheel_angle(i) - wheel_angle(i-1); time_diff = time_vec(i) - time_vec(i-1); yaw_rate(i) = delta_wheel_angle / time_diff; end % 计算横向加速度的时间序列 for i = 2:length(time_vec) lateral_acc(i) = tyre_stiffness * wheel_angle(i) / vehicle_mass; end end
现在我们可以调用这个函数来模拟不同工况下的表现。例如,我们可以模拟一个突然的大幅方向盘转角变化:
% 大幅转向 steer_angle_large = zeros(size(time_vec)); steer_angle_large(1:100) = 0.4; % 方向盘转角为0.4 rad/s [yaw_rate_large, lateral_acc_large] = calculate_responses(steer_angle_large); figure; subplot(2,1,1); plot(time_vec, steer_angle_large, 'LineWidth', 2); xlabel('Time (s)'); ylabel('Steering Angle (rad)'); title('Large Steering Angle'); subplot(2,1,2); plot(time_vec, yaw_rate_large, 'LineWidth', 2); xlabel('Time (s)'); ylabel('Yaw Rate (rad/s)'); title('Corresponding Yaw Rate'); figure; plot(time_vec, lateral_acc_large, 'LineWidth', 2); xlabel('Time (s)'); ylabel('Lateral Acceleration (m/s^2)'); title('Corresponding Lateral Acceleration');
这将绘制出三个子图,分别表示方向盘转角、横摆角速度和横向加速度随时间的变化。你可以根据需要改变
steer_angle_large
中的值来模拟不同的工况,比如较小的转向角或者持续一段时间的转向角。注意:这个模型非常简化,没有考虑车辆的其他动态特性(如阻尼、路面摩擦力等),因此结果可能不完全符合实际情况。对于更精确的模拟,建议使用专业的汽车动力学仿真软件,如CarSim或PreScan。
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