發(fā)布時(shí)間：2017-08-29 18:13

  本文關(guān)鍵詞：基于模擬器的多求解器仿真平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)研究

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【摘要】：基于總成特性的實(shí)時(shí)車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模型已廣泛應(yīng)用到汽車(chē)產(chǎn)品性能開(kāi)發(fā)、電控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與驗(yàn)證中,目前國(guó)際上存在多個(gè)實(shí)時(shí)車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模型,為了探索多個(gè)求解器在汽車(chē)駕駛模擬器上的應(yīng)用,對(duì)多個(gè)求解器模型進(jìn)行對(duì)比分析,本文選取吉林大學(xué)汽車(chē)仿真與控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的車(chē)輛模型(簡(jiǎn)稱(chēng)ASCL模型)、Car Sim、ve DYNA車(chē)輛模型為研究對(duì)象,對(duì)比分析了建模機(jī)理的差異性,研究了不同模型建模參數(shù)的轉(zhuǎn)換方法,實(shí)現(xiàn)了三個(gè)求解器基于同一套參數(shù)在模擬器上的運(yùn)行。本論文的主要研究?jī)?nèi)容包括:建模機(jī)理差異性對(duì)比分析。根據(jù)實(shí)時(shí)車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模塊化建模特征,按照整車(chē)系統(tǒng)、空氣動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、車(chē)輪系統(tǒng)分模塊的方法對(duì)建模機(jī)理進(jìn)行了對(duì)比分析。整車(chē)系統(tǒng)建模機(jī)理一致,都建立了車(chē)體6自由度模型和非簧載質(zhì)量的垂向自由度模型。空氣動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)建模機(jī)理相同,建立了空氣阻力六分力模型。動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中發(fā)動(dòng)機(jī)都采用了基于MAP圖的發(fā)動(dòng)機(jī)模型;ASCL、Car Sim建立了基于摩擦特性的離合器特性模型,ve DYNA建立了具有動(dòng)力學(xué)自由度的離合器盤(pán)模型;都建立了基于特性的變速箱模型;ve DYNA建立了左右半軸動(dòng)力學(xué)自由度的動(dòng)態(tài)差速器模型,ASCL和Car Sim建立了利用摩擦效應(yīng)的差速器模型。制動(dòng)系統(tǒng)模型中,ASCL和Car Sim模型建立了制動(dòng)踏板、真空助力器、制動(dòng)主缸、比例閥、制動(dòng)輪缸、制動(dòng)器等總成和部件的特性模型,對(duì)總成和部件特性進(jìn)行了詳細(xì)描述,而ve DYNA模型建立了相對(duì)簡(jiǎn)單的制動(dòng)系統(tǒng)模型,僅描述了制動(dòng)力的簡(jiǎn)單傳遞關(guān)系。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型中,ASCL轉(zhuǎn)向系統(tǒng)建立了轉(zhuǎn)向器平動(dòng)和轉(zhuǎn)向體繞主銷(xiāo)的3個(gè)動(dòng)力學(xué)自由度,ve DYNA模型建立了齒條動(dòng)力學(xué)模型,表達(dá)了轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué),而Car Sim僅建立表征角傳遞和力傳遞的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型;ASCL采用靜動(dòng)摩擦效應(yīng)的干摩擦模型,Car Sim采用庫(kù)倫摩擦模型,ve DYNA建立了考慮靜摩擦效應(yīng)的干摩擦模型。懸架系統(tǒng)都是基于側(cè)傾中心建模思想建立了懸架特性模型,ASCL、Car Sim模型中建立具有摩擦遲滯特性的承載模型,ve DYNA在描述懸架K特性時(shí)考慮了轉(zhuǎn)向的影響。三個(gè)求解器分別采用了不同的輪胎模型,ASCL建立了剛性環(huán)車(chē)輪模型用于動(dòng)態(tài)的計(jì)算胎體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),取代了松弛長(zhǎng)度法表達(dá)輪胎力的遲滯效果,并在胎面與路面之間引入了動(dòng)靜摩擦切換模型,Car Sim則采用了試驗(yàn)數(shù)據(jù)模型或魔術(shù)公式模型,ve DYNA采用TM-easy輪胎模型。模型參數(shù)轉(zhuǎn)換研究及驗(yàn)證�；趯�(duì)三個(gè)求解器模型的機(jī)理分析,研究了不同模型參數(shù)轉(zhuǎn)換方法,實(shí)現(xiàn)了基于同一套參數(shù)不同求解器的仿真計(jì)算,并通過(guò)典型工況仿真,驗(yàn)證了參數(shù)轉(zhuǎn)換的正確性。嵌入式和模擬器多求解器仿真平臺(tái)開(kāi)發(fā)。主要完成了將三個(gè)求解器運(yùn)行于嵌入式環(huán)境和模擬器環(huán)境的開(kāi)發(fā)工作,完成了接口定義、運(yùn)行控制等集成開(kāi)發(fā)工作,實(shí)現(xiàn)了三個(gè)求解器可同時(shí)運(yùn)行于嵌入式環(huán)境和ASCL模擬器環(huán)境,并通過(guò)檢驗(yàn)嵌入式和模擬器環(huán)境的運(yùn)行效果驗(yàn)證了方法的正確性。
【關(guān)鍵詞】：車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模型 模型機(jī)理 參數(shù)轉(zhuǎn)換 仿真分析 多求解器平臺(tái)
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：U467.13
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 第1章 緒論13-21
• 1.1 課題的提出13-15
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-18
• 1.2.1 動(dòng)力學(xué)模型國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3 本文主要工作18-21
• 第2章 ASCL、Car Sim和ve DYNA動(dòng)力學(xué)模型概述21-27
• 2.1 車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模型介紹21-22
• 2.2 車(chē)輛模型求解原理22-24
• 2.3 車(chē)輛模型建模方法24-26
• 2.4 本章總結(jié)26-27
• 第3章 車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模型對(duì)比分析27-71
• 3.1 整車(chē)系統(tǒng)27-28
• 3.1.1 ASCL、Car Sim與ve DYNA整車(chē)系統(tǒng)建模方法對(duì)比27-28
• 3.1.1.1 車(chē)體坐標(biāo)系定義27-28
• 3.1.2 ASCL、Car Sim與ve DYNA整車(chē)系統(tǒng)差異性分析28
• 3.2 空氣動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)28-31
• 3.2.1 ASCL、Car Sim與ve DYNA空氣動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)建模方法對(duì)比28-31
• 3.2.1.1 風(fēng)壓中心29-30
• 3.2.1.2 計(jì)算空氣作用力30-31
• 3.2.2 ASCL、Car Sim與ve DYNA空氣動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)差異性分析31
• 3.3 動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)31-42
• 3.3.1 ASCL、Car Sim與ve DYNA動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)建模方法對(duì)比32-41
• 3.3.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)部件32-33
• 3.3.1.2 液力變矩器部件33-36
• 3.3.1.3 自動(dòng)變速器部件36-37
• 3.3.1.4 差速器部件37-39
• 3.3.1.5 車(chē)輪部件39-40
• 3.3.1.6 動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的彈性軸部件40-41
• 3.3.2 ASCL、Car Sim與ve DYNA動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)差異性分析41-42
• 3.4 制動(dòng)系統(tǒng)42-45
• 3.4.1 ASCL、Car Sim與ve DYNA制動(dòng)系統(tǒng)建模方法對(duì)比42-44
• 3.4.1.1 制動(dòng)踏板部件42
• 3.4.1.2 真空助力器部件42
• 3.4.1.3 制動(dòng)主缸部件42-43
• 3.4.1.4 比例閥部件43
• 3.4.1.5 制動(dòng)輪缸部件43
• 3.4.1.6 制動(dòng)盤(pán)部件43-44
• 3.4.2 ASCL、Car Sim與ve DYNA制動(dòng)系統(tǒng)差異性分析44-45
• 3.5 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)45-54
• 3.5.1 ASCL、Car Sim與ve DYNA轉(zhuǎn)向系統(tǒng)建模方法對(duì)比45-53
• 3.5.1.1 方向盤(pán)部件47
• 3.5.1.2 轉(zhuǎn)向柱部件47-48
• 3.5.1.3 轉(zhuǎn)向器部件48-51
• 3.5.1.4 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部件51-53
• 3.5.1.5 駐車(chē)力矩53
• 3.5.2 ASCL、Car Sim與ve DYNA轉(zhuǎn)向系統(tǒng)差異性分析53-54
• 3.6 懸架系統(tǒng)54-59
• 3.6.1 ASCL、Car Sim與ve DYNA懸架系統(tǒng)建模方法對(duì)比54-59
• 3.6.1.1 懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)模型54-57
• 3.6.1.2 懸架承載特性模型57-59
• 3.6.2 ASCL、Car Sim與ve DYNA懸架系統(tǒng)差異性分析59
• 3.7 車(chē)輪系統(tǒng)59-68
• 3.7.1 ASCL、Car Sim與ve DYNA車(chē)輪系統(tǒng)建模方法對(duì)比59-68
• 3.7.1.1 輪胎坐標(biāo)系定義59-60
• 3.7.1.2 輪胎垂直力的計(jì)算60-61
• 3.7.1.3 滑移率和側(cè)偏角61-63
• 3.7.1.4 復(fù)合工況的滑移率63-66
• 3.7.1.5 計(jì)算輪胎力66-68
• 3.7.2 ASCL、Car Sim與ve DYNA的車(chē)輪系統(tǒng)差異性分析68
• 3.8 本章總結(jié)68-71
• 第4章 車(chē)輛模型參數(shù)轉(zhuǎn)換研究71-83
• 4.1 整車(chē)系統(tǒng)參數(shù)轉(zhuǎn)換71-72
• 4.1.1 計(jì)算質(zhì)心坐標(biāo)位置71
• 4.1.2 計(jì)算整車(chē)質(zhì)量71-72
• 4.2 空氣動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)參數(shù)轉(zhuǎn)換72-73
• 4.2.1 確定風(fēng)壓中心72
• 4.2.2 確定空氣阻力系數(shù)72-73
• 4.3 動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)轉(zhuǎn)換73-75
• 4.4 制動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)轉(zhuǎn)換75-76
• 4.5 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)轉(zhuǎn)換76
• 4.6 懸架系統(tǒng)參數(shù)轉(zhuǎn)換76-78
• 4.6.1 彈簧、阻尼器隨輪跳的變形量76-77
• 4.6.2 彈簧力與彈簧變形量77
• 4.6.3 計(jì)算阻尼器力、拉伸/壓縮限位塊力77
• 4.6.4 橫向穩(wěn)定桿的剛度77
• 4.6.5 計(jì)算K特性數(shù)據(jù)77-78
• 4.7 車(chē)輪系統(tǒng)參數(shù)轉(zhuǎn)換78-82
• 4.7.1 計(jì)算ve DYNA中輪寬與輪胎自由半徑的比值78-79
• 4.7.2 計(jì)算ve DYNA中斷面高度與輪胎自由半徑的比值79
• 4.7.3 計(jì)算輪胎縱向力特性參數(shù)79-80
• 4.7.4 計(jì)算輪胎側(cè)向力特性參數(shù)80-81
• 4.7.5 計(jì)算回正力矩特性參數(shù)81-82
• 4.8 本章總結(jié)82-83
• 第5章 ASCL、Car Sim和ve DYNA車(chē)輛模型仿真驗(yàn)證83-95
• 5.1 ASCL、Car Sim和ve DYNA車(chē)輛模型離線(xiàn)仿真驗(yàn)證83-87
• 5.1.1 轉(zhuǎn)向盤(pán)角脈沖信號(hào)輸入83-84
• 5.1.2 轉(zhuǎn)向盤(pán)角階躍信號(hào)輸入84-85
• 5.1.3 加速、制動(dòng)仿真驗(yàn)證85-87
• 5.2 ASCL、Car Sim和ve DYNA車(chē)輛模型嵌入式仿真平臺(tái)實(shí)現(xiàn)87-90
• 5.2.1 轉(zhuǎn)向盤(pán)角脈沖信號(hào)輸入89-90
• 5.2.2 轉(zhuǎn)向盤(pán)角階躍信號(hào)輸入90
• 5.3 車(chē)輛模型嵌入駕駛模擬器的實(shí)現(xiàn)方法研究90-93
• 5.3.1 通信接口定義91
• 5.3.2 通信模式91-93
• 5.4 本章總結(jié)93-95
• 第6章 全文總結(jié)與展望95-97
• 6.1 全文總結(jié)95-96
• 6.2 研究展望96-97
• 參考文獻(xiàn)97-101
• 致謝101

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本文編號(hào)：754709