本文關鍵詞：面向品質動力學的路面激勵實時模型建模研究

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【摘要】：傳統(tǒng)汽車動力學模型仿真頻帶較窄,主要面向穩(wěn)態(tài)工況問題,對影響動態(tài)載荷計算以及動力傳動系與底盤系統(tǒng)耦合的高頻振動成分模擬尚不夠精確。品質動力學模型突出的特點是面向瞬態(tài)動力學問題,其仿真頻帶將拓寬到100Hz,這就意味著模型中需要加入對高頻振動的模擬。一般來說,汽車振動的基本輸入來自于路面不平,同時路面不平也是模型中高頻振動的主要來源之一。ASCL汽車仿真與控制實驗室現有的汽車駕駛模擬器是利用電子計算機在液壓、電子、仿真與控制等先進技術支持下,實現人-車-交通環(huán)境閉環(huán)系統(tǒng)仿真的大型實驗裝備。高品質的車輛運動模擬技術是車輛駕駛模擬器逼真程度的保障。相比于其他單純的軟件仿真,駕駛模擬器最大意義是將真實駕駛員嵌入到人車路閉環(huán)仿真之中,帶入真實駕駛員的隨機性和主管感受,實現更加準確的閉環(huán)評價。但是,模擬器道路模型目前只有路形模擬而不具備對路面不平度的模擬,仿真時高頻振動成分缺失,駕駛時乘員感覺不到路面不平度帶來的高頻振動。本文圍繞著品質動力學路面激勵實時模型建模問題,建立了車輛單輪路面激勵數學模型以及四輪路面激勵數學模型,經過模型驗證后,將該模型應用于駕駛模擬器對四個車輪與路面接地點的路面的隨機激勵進行模擬并進行整車平順性仿真。本文主要進行了以下幾個方面的研究:首先,簡要介紹了ASCL品質動力學模型中的輪胎模型、非水平路面模型、非水平路面模型輪胎探測方法以及各個模塊之間的輸入輸出接口。其次,對路面不平度數學模型的建模方法進行了充分調研。目前的路面不平度模型大致分為四類:功率譜分析模型、時間序列模型、小波分析模型以及分形分析模型。其中功率譜分析模型和時間序列模型應用較為普遍。本文路面不平度模型采用基于功率譜密度的傅里葉逆變換法進行路面不平度重構。該方法具有思路明確、操作簡潔、計算量小與功率譜密度曲線擬合精度高等特點。重點對傅里葉逆變換法生成路面不平度進行研究。該方法的基本思想就是由已知路面功率譜可得到與其對應的一系列離散頻譜的幅值,再用隨機相位法構造相位譜,構造出頻域信號后再對其進行傅里葉逆變換就得到路面不平度隨機序列,也就是本文希望得到的路面隨機激勵模型。遵循這個思路,本文在時域內建立了車輛單輪路面激勵數學模型。在實際汽車行駛過程中,左、右兩側輪跡路面不平度的幅值和相位差異會引起汽車的側傾角振動,且左、右車輪受到路面激勵并不是兩個完全不相關的信號,相干性由路面等級和汽車尺寸參數決定。為了提高模型仿真精度,考慮左右兩側車輪路面輸入的相干性,本文在單輪激勵模型基礎上在時域和空間域建立了四輪路面激勵數學模型,詳細論述了建模的要點和過程,并在MATLAB環(huán)境下進行仿真和驗證,通過與路面功率譜密度解析值的對比驗證所建立模型的正確性。最后,將建立的路面隨機激勵模型應用于駕駛模擬器路面模型中,實現四輪四通道并行模擬路面激勵引發(fā)的振動輸入,驗證模型的效果并進行整車平順性仿真,通過對仿真結果的比較、分析,證明了本文所建立模型的正確性與可行性。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U461.1

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