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No. 2CN 11-5904/U J Automotive Safety and Energy, 2010, Vol. 1 158—162电动轮汽车由于在驱动轮处采用电动轮技术而实现了多电机驱动，代替了传统电动汽车的中央驱动方式。
一般地，电动轮指电机到所驱动的车轮之间的所有部件，最简单的结构就是将电机与车轮组合成为一个整体。
电动轮驱动方式的优点在于，取消了传统汽车的传动轴和差速器等部件，使传动系统简化，不仅可以提高传动效率，而且有利于整车布置，提高车辆的通过性能，非常有利于低地板大客车和军用车辆的设计；由于减速装置布置在车轮附近，而且采用多个电动轮驱动，可以降低车辆对电气系统和机械传动零部件的要求，适合传递大转矩，非常适合于在大型矿用汽车上应用。
2002年，美国通用汽车提出了线控四轮驱动燃料电池概念车Autonomy，2005年推出后轮采用电动轮驱动的燃料电池电动车Sequel，2003年丰田汽车公司在东京国际车展上展示了四轮驱动燃料电池车Fine-S，2006年4月在美国纽约汽车展上又推出四个电动轮驱两后轮驱动的电动轮汽车的动力学建模与仿真分析陈 勇1，陆中奎2，周秋丽1（1.北京信息科技大学，北京 100192；2. 北京福田汽车股份有限公司，北京 102206）摘 要：为分析电动轮汽车的非悬挂质量增加对行驶平顺性、操纵稳定性的影响，建立了两后轮驱动的电动轮汽车整车的11自由度动力学模型。
在MATLAB/Simulink环境下，建立了整车仿真分析模型，采用模拟的路面谱作为路面输入,可实现不同车辆参数、不同控制策略和不同分析目标的仿真,也可分析车轮与路面之间的动载荷、悬架变形和车身姿态（俯仰、侧倾和横摆）的变化。
分析结论对电动轮汽车的开发、悬架的改进以及控制策略的确定具有参考意义。
关键词： 电动汽车；电动轮；控制策略；平顺性；操纵稳定性中图分类号： U469.72Dynamic modeling and simulation analysis of an electricvehicle with two rear hub-motorsCHEN Yong1, LU Zhongkui2, ZHOU Qiuli1(1. Beijing Information & Science Technology University, Beijing 100192, China;2. Beiqi Fonton Motor Co. Lts, Beijing 102206, China)Abstract: An 11 degree-of-freedom dynamic model was constructed for an electric vehicle driven with two rear hub-motors to analyze the infl uence on ride quality and the handling characteristics of unsprung mass increase. A full vehicle simulation model was developed using the MATLAB/Simulink with a simulated road model as input. The simulation model can realize the varies simulations with different vehicle parameters, control strategies and analyzing goals, while it can also determine the changes of dynamic load on tires, suspension defl ection and attitude (including pitch, roll and yaw). The above analyzed conclusions can enhance the development of electric vehicle driven by hub-motors, while they support the design of suspension and control strategies.Key words: electric vehicle; hub-motor; control strategy; ride quality; handling characteristics收稿日期：2010-01-22基金项目：辽宁省科学技术计划项目(2008220025)；辽宁省高等学校优秀人才支持计划项目(RC-05-12)作者简介：陈勇（1966—），男(汉族），辽宁，教授。
《现代控制理论及其应用》课程小论文基于Matlab的汽车主动悬架控制器设计与仿真学院：机械工程学院班级：ＸＸＸＸ（XX）姓名：X X X2015年6月3号河北工业大学目录1、研究背景 (3)2、仿真系统模型的建立 (4)2.1被动悬架模型的建立 (4)2.2主动悬架模型的建立 (6)3、LQG控制器设计 (7)4、仿真输出与分析 (8)4.1仿真的输出 (8)4.2仿真结果分析 (11)5、总结 (11)附录：MATLAB程序源代码 (12)（一）主动悬架车辆模型 (12)（二）被动悬架车辆模型 (14)（三）均方根函数 (15)1、研究背景汽车悬架系统由弹性元件、导向元件和减振器组成,是车身与车轴之间连接的所有组合体零件的总称,也是车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间一切力传递装置的总称,其主要功能是使车轮与地面有很好的附着性,使车轮动载变化较小,以保证车辆有良好的安全性,缓和路面不平的冲击,使汽车行驶平顺,乘坐舒适,在车轮跳动时,使车轮定位参数变化较小,保证车辆具有良好的操纵稳定性。
(a)被动悬架系统(b)半主动悬架系统(c)主动悬架系统图1 悬架系统汽车的悬架种类从控制力学的角度大致可以分为被动悬架、半主动悬架、主动悬架3种（如图1所示）。
目前,大部分汽车使用被动悬架,这种悬架在路面不平或汽车转弯时,都会受到冲击,从而引起变形,这时弹簧起到了减缓冲击的作用,同时弹簧释放能量时,产生振动。
为了衰减这种振动,在悬架上采用了减振器,这种悬架作用是外力引起的,所以称为被动悬架。
半主动悬架由可控的阻尼及弹性元件组成,悬架的参数在一定范围内可以任意调节。
主动悬架是在控制环节中安装了能够产生上下移动力的装置,执行元件针对外力的作用产生一个力来主动控制车身的移动和车轮受到的载荷,即路面的反作用力。
随着电控技术的发展，微处理器在车辆中的应用已经日趋普遍,再加上作动器、可调减振器和变刚度弹簧等重大技术的突破,使人们更加注对主动悬架系统的研究。
人行道路面结构模型
人行道的路面结构模型包括以下几个主要部分：
1.路面基层：人行道路面的基层是指路面的地面层，一般由
河砂、碎石等材料构成，厚度一般在1525厘米之间。
基层的
主要作用是为上层结构提供承载力和稳定性。
2.路面面层：路面的面层是指人行道最上面的覆盖层，一般
由水泥混凝土、沥青混凝土等材料构成。
面层的厚度可以根据
人行道的使用频率和环境要求进行设计，一般在510厘米之间。
面层能够提供平整、耐磨、防滑等性能，确保人行道的安全和
舒适性。
3.路缘石：路缘石是人行道路面与车行道之间的分界带，一
般由混凝土材料构成。
它的主要作用是保护人行道的面层和边
坡的完整性，同时也起到引导行人流动和防止车辆侵入人行道
的作用。
4.排水系统：人行道路面的排水系统是为了排除降雨、融雪
等水分，以保持路面的干燥和安全。
一般包括雨水口、排水管
道和排水井等组成部分。
5.边坡结构：人行道路面的边坡是指路面两侧的斜坡，用于
过渡连接人行道路面和周围的地面。
边坡的设计需要考虑土质
稳定性、排水和抗冲刷等因素，以确保人行道的稳定和安全。
6.隔离设施：人行道路面的隔离设施主要用于保护行人的安全，防止车辆侵入人行道。
常见的隔离设施包括护栏、防护墙、路缘石等。
这些设施需要根据人行道的使用环境和要求进行设
计和安装。
人行道的路面结构模型需要考虑到人行道的使用频率、设计
标准和环境要求等因素，以确保人行道的安全、舒适及持久性。
道路模型道路模型是Civil 3D 2007中的最新的强大功能。
它能够设计公路、铁路、沟渠、桥梁或其它任何与曲面关联设计的地物。
首先创建曲面、路线和纵断面，然后才能创建道路模型。
就像Civil 3D 2007中的其它对象一样，如果您修改了与道路关联的曲面，或是编辑了路线或纵断面，道路模型自身也会动态更新。
道路建模中的核心设计内容是装配。
装配是指道路的典型横断面，是由相互连接的部件所组成。
装配被铺设到路线上指定的里程范围。
使用附加的路线定义，也可以设计水平过渡段或者道路上附属的内容，例如中间带。
如果为路线指定了超高数据，那么当装配被铺设到路线上时，它也可以进行超高。
部件是组成装配的基本成分。
它包括点、连接和造型代码，它们定义了道路模型中的抽象数据：点代码可以输出成点，连接定义了造型之间的平面，而造型表示封闭的轮廓，并且可以单独计算各自的体积（例如缘石、路面等）。
从技术上来讲，它们是通过VBA代码而创建的。
但是Autodesk提供了大量的缺省代码来涵盖多种领域。
并且在这些种类繁多的部件中可以设定宽度、高度、坡度等参数。
一旦道路对象被创建了，您就可以从它生成曲面、把模型中的要素线输出为路线或多段线，或者输出模型中指定位置的点。
同时也可以使用道路横断面工具来查看您的设计。
要了解关于创建部件的更多信息，请参阅Autodesk Civil 3D 2007帮助文件中的文档：Autodesk Civil 3D 2007 Subassembly Help 和Creating Subassemblies 。
部件目录在Civil 3D 2007中，提供了预定义的部件库，并且使用目录进行分类管理。
（您可以从6_Profile Complete.dwg开始工作）1.确认选中菜单“常规> 工具选项板窗口”，工具空间选项板上已经放置了常用的一些道路部件。
2.在菜单“常规> 目录”，打开“道路建模目录（公制）”，其中包含更多的装配内容，这里您可以看到多种预定义的部件类别。
5、路面状况评价指标、检测方法和预估模型（举例说明）。
1）评价指标分为综合性指标和单一性指标两大类综合性指标是对路面使用性能的综合测度，优点是能反映路面总体状况，指标单一，便于比较；缺点是不能确切反映使用性能的局部特征，不便于诊断原委和制定具有针对性的对策。
单一性指标是对路面使用性能诸多局部特征的具体测度，它可以采用多项指标明确地表征路面使用性能各组分的详细情况。
《公路技术状况评定标准》在路面使用性能评价中采用了综合指标和单一指标相结合的方法。
对不同类型的路面，采用了不同的分项技术指标。
其中，沥青路面采用了路面损坏、道路平整度、路面车辙、抗滑性能和结构强度五项技术指标；水泥混凝土路面采用了路面损坏、道路平整度和抗滑性能三项技术指标；砂石路面只采用了路面损坏一项技术指标。
路面使用性能指数（PQI）反映路面的整体使用性能PQI=WPCI PCI+WRQIRQI+WRDIRDI+WSRISRIwPCI 路面损坏（PCI）的权重；wRQI 道路平整度（行驶质量，RQI）的权重；wRDI 路面车辙（RDI）的权重；wSRI 路面抗滑性能（SRI）的权重。
权重与公路等级和路面类型有关。
2）检测方法（1）路面破损检测方法:高速摄影车或其他高效测试设备测试，人工检测（目测或用量尺测）（2）路面平整度的检测方法有：３米直尺法，连续式平整度仪，车载式颠簸累积仪、车载式激光平整度仪；（3）路面车辙测定方法：路面横断面仪法、横断面尺法、激光或超声波车辙仪；（4）路面抗滑性能测定方法：手式铺砂法，电动铺砂仪，激光构造深度仪，摆式仪，磨擦系数测定车测定路面横向力系数。
（5）路面结构强度测定方法：贝克曼梁测，自动弯沉仪，落锤式弯沉仪；3）预估模型（1）路面损坏状况（PCI）包括裂缝、坑槽、沉陷和松散等各种表面破坏和损伤。
路面表面各种类型的损坏通过其对路面使用性能的影响程度加权累积计算换算损坏面积，换算损坏面积与调查面积之比（路面破损率），可直接用来衡量路面的损坏状态，也可通过路面损坏状况指数（PCI）来评价路面表面的技术状况。
基于主动悬架四自由度汽车振动模型分析汽车振动是指汽车行驶过程中，由于路面不平或车身运动引起的车辆产生的振动。
振动会对行驶安全、乘坐舒适度和车辆寿命等方面产生重要影响。
因此，对汽车振动进行分析和控制是汽车工程中的重要课题之一主动悬架是一种利用控制力来改变车辆振动特性的技术，通过控制悬架系统中的阻尼器以及悬架的刚度等参数，可以实现对车辆振动的主动控制。
主动悬架系统一般由传感器、控制器和执行机构组成，它能够根据车辆的运动状态和路面信息，即时调整悬架参数，以达到减小车辆振动和提高乘坐舒适度的目的。
主动悬架四自由度模型是一种简化的车辆振动模型，它考虑了车辆的垂直振动、悬架横向振动、车辆侧倾和悬架纵向振动等主要因素。
该模型的四个自由度分别是车身垂直振动、车身侧倾、前悬架横向振动和后悬架横向振动。
通过对该振动模型进行分析，可以得到车辆在不同工况下的振动特性，进而进行优化设计和控制策略的制定。
在进行主动悬架四自由度汽车振动模型分析时，通常会考虑以下几个方面：1.车辆参数的确定：包括车辆的质量、悬挂和弹簧刚度、阻尼器阻尼系数等。
这些参数对于车辆的振动特性具有重要影响，需要根据实际情况进行测量或估算。
2.路面输入的建模：路面不平度是车辆振动的主要激励源，在模型中通常通过一维或多维随机过程来描述。
利用加速度传感器测量路面不平度数据，并通过傅里叶变换等方法进行频谱分析和合成，得到对车辆振动的激励。
3.悬架系统的建模：主动悬架系统可以通过控制器对悬架刚度和阻尼进行调节，以改变车辆的振动特性。
悬架系统的建模需要考虑悬架的结构特性、传感器和执行机构的动力学等因素。
4.系统响应的求解：通过对振动模型进行数学描述和求解，可以得到车辆在不同工况下的振动响应，如车身加速度、车身倾角、悬架位移等。
这些响应结果可以用于评估车辆的振动性能，并帮助制定合适的悬架控制策略。
基于主动悬架四自由度汽车振动模型分析可以帮助分析车辆振动特性、设计优化主动悬架系统、制定振动控制策略等。
《汽车系统动力学》教学大纲一、课程性质与任务1．课程性质：本课程是车辆工程专业的专业选修课。
2．课程任务：本课程要求学生学习和掌握车辆系统的主要行驶性能，如牵引性能、车辆的动态载荷、转向动力学等。
研究路面不平度激励的振动。
了解该领域世界发展及最新成果。
通过学习本课程，掌握汽车动力学分析的一般的理论和方法，为今后汽车系统动力学分析、从事该领域研究、开发奠定基础。
二、课程教学基本要求本课程是研究所有与汽车系统运动有关的学科，其内容可按车辆运动方向分为纵向、垂向和侧向动力学三大部分。
要求学生了解车辆动力学建模的基础理论、轮胎力学及汽车空气动力学基础之外，重点理解受汽车发动机、传动系统、制动系统影响的驱动动力学和制动动力学，以及行驶动力学(垂向)和操纵动力学(侧向)内容。
运用系统方法及现代控制理论，结合实例分析，介绍了车辆动力学模型的建立、计算机仿真、动态性能分析和控制器设计的方法，同时使学生对常用的车辆动力学分析软件有所了解。
成绩考核形式：末考成绩（闭卷考试）（70%）＋平时成绩（平时测验、作业、课堂提问、课堂讨论等）（30％）。
成绩评定采用百分制，60分为及格。
三、课程教学内容绪篇概论和基础理论第一章车辆动力学概述1.教学基本要求让学生了解车辆动力学的历史发展、研究内容和范围、车辆特性和设计方法、术语、标准和法规、发展趋势。
2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章教学使学生了解车辆动力学的历史发展、研究内容和范围、车辆特性和设计方法、发展趋势。
3.教学重点和难点教学重点是车辆动力学的研究内容和范围、车辆特性和设计方法。
教学难点是车辆特性和设计方法。
4.教学内容第一节历史回顾1.车辆动力学的历史发展第二节研究内容和范围1.纵向动力学2.行驶动力学3.操作动力学第三节车辆特性和设计方法1.期望的车辆特性2.设计方法3.汽油机与柴油机速度特性的比较第四节术语、标准和法规1.汽车术语、标准和法规第五节发展趋势1.车辆的主动控制2.多体系统动力学3.闭环系统和主观与客观评价第二章车辆动力学建模方法及基础理论1.教学基本要求让学生了解动力学方程的建立方法、非完整系统动力学、多体系统动力学方法。
