基于ModelCoder的汽车悬挂系统建模

悬挂系统是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，其功能是传递作用在车轮和车架之间的力和力矩，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，衰减由此引起的振动，以保证汽车平顺行驶。

悬挂系统主要功能为支持车身、改善乘坐感觉。悬挂系统综合多种作用力，决定着汽车行驶过程的稳定性、舒适性和安全性，是整车厂需要考量的重要汽车部件之一。本文将以汽车悬架为例，简要说明ModelCoder对悬架系统进行简化以及仿真建模的过程。

01.汽车悬挂系统建模

汽车悬挂系统包括独立前、后垂直悬挂系统，本文所分析的汽车悬挂运动维度为车身俯仰和弹跳自由度。

▲图1 简化的整车受力分析图

1.整车受力分析

( 1 ) 垂直方向（Z向）

▲图2 垂直方向受力建模

( 2 ) 绕质心的力矩

▲图3 绕质心的力矩建模

2.整车模型

( 1 ) 前悬架受力

仅考虑悬架垂直方向受力：

▲图4 悬架示意图

仅考虑悬架垂直方向受力：

( 3 ) 后悬架受力

仅考虑悬架垂直方向受力：

( 4 ) 后悬架力矩

仅考虑悬架垂直方向受力：

3.Two DOF Spring/Damper Model （两自由度弹簧/阻尼器模型）

▲图5 两自由度弹簧模型

02.系统模型搭建

综合上述内容搭建的闭环系统模型如下：

▲图6 闭环系统建模

在ModelCoder模型资源管理器中配置参数：

▲图7 模型参数配置

03.仿真结果

点击运行仿真，得到z（悬架垂直方向上的弹跳距离）的仿真结果如下：

▲图8 仿真结果

本文展现了通过ModelCoder将汽车的悬挂系统进行简化并建模仿真的过程，用户可在ModelCoder中观测悬架系统对假设初始条件的响应结果。此外，ModelCoder的资源管理还可对悬挂的主要参数进行数据管理，进一步提升系统仿真及测试的效率。

ModelCoder支持基于模型的嵌入式系统设计、仿真和可信代码自动生成，提供图形编辑器、模块库以及对应的求解器，其可信代码生成器可通过形式化验证将用户模型翻译为可信代码，进而不加修改地应用于嵌入式系统。用户只需进行简单的单击和拖动鼠标操作即可快速搭建虚拟模型并获得可视化仿真结果，在开发早期对虚拟模型进行持续测试和验证。