根据其受力特点,魔术公式的统一形式为:vhY(x)= y(x)+Sy = Dsin Carctan Bx- E Bx- arctan Bxx= X +S其中:Y为侧向力、纵向力或回正力矩三者之一;X为侧偏角或纵向滑移率两者之一;D为峰值因子;B为刚度因子;C曲线的形状因子;E为曲线的曲率因子;hS为曲线水平方向的漂移;vS为曲线垂直方向的漂移;(1)转弯工况对转弯工况来说,根据魔术公式的一般形式进行解析,轮胎的侧向力y0F、侧偏角与轮胎所受到的地面垂向载荷zF之间的表达式为:F D sin C B x- E B x- B x Sx S0其中:yC=1.3;2y1 z2 zD = a F +a F;B C D = a sin a a F 1- a γ;B B C D C DzyzE = a F +a F +a;h9 = a γ;)(11210 zzvaFa FS;γ为车辆外倾角;aa为魔术公式的拟合系数。假设车辆在行驶过程中没有漂移情况,同时忽略车辆外倾角的影响,即0,hS、vS皆为0。可以得到魔术公式的拟合系数。(2)制动工况制动工况其实是对驱动轮制动,其原理是在驱动轮上通过某种方式产生一定的制动力,当制动力与驱动力相等时,由于滑移率的存在将会产生不同的角加速度使得车辆减速。通过对魔术公式的一般形式的分析,可以得到在制动工况下纵向力与纵向滑移率和轮胎所受到的垂向载荷zF之间的关系。(3)转弯与制动的联合工况当车辆处于转弯与制动联合工况时,轮胎纵向力xF与侧偏力yF分别与轮胎侧偏角、纵向滑移率和垂直载荷之间的关系表达式。 (4)回正力矩当车辆处于圆周行驶工况时,轮胎会产生一个使车辆恢复到直线行驶工况的力矩,其为回正力矩。回正力矩是由接地面内分布的微元侧向反力产生的。综合以上对魔术公式与其在不同工况下所使用的系数的解析,在Simulink中建立了基于魔术公式的轮胎动力学模型。
综上所述,可以得到升降车行驶的数学模型(升降车行驶方程)在基于simulink的行驶动力学模型的构建依然是以升降车行驶平衡方程为基础的,以风速、坡度、路面等道路环境参数和不同车型的相关配置参数作为输入变量,通过建立的车辆行驶动力学模型计算出对发动机模型的输出扭矩、功率等动力性的需求。升降车行驶过程中整个动力系统的运行其实是一个闭环的过程,通过油门开度与相应的挡位控制策略来调节发动机的输出扭矩大小,从而影响驱动力大小,不同的道路环境及车速输入来改变行驶阻力的大小。当驱动力与行驶阻力相等时,便是公式(3.12)所述的行驶平衡方程;当驱动力与行驶阻力不相等时,会产生一个大小为dtdua的加速度来使升降车加减速,是通过基于Vehicle Body 3DOF Longitudinal模块来搭建的行驶动力学模型。该模块是一个三自由度的刚性车身模型,可以用来计算纵向、垂向和俯仰运动,并且考虑了车身的质量,空气阻力,坡度,车轮滚动阻力以及加速阻力等参数。通过该模块可以计算得到反馈给车轮的转速并由传动系统传递至发动机模型,并根据当前的油门开度给出下一时刻发动机模块所输出的扭矩大小。