车身姿态模拟装置设计方法与极限工况计算方法和装置制造方法及图纸

技术编号:18995372 阅读:37 留言:0更新日期:2018-09-22 03:52
本发明专利技术提供了一种车身姿态模拟装置设计方法与极限工况计算方法和装置,涉及车辆动力学控制技术领域,该极限工况计算方法基于预先设定的车辆坐标系实现,其中车辆的质心位于原点,该方法包括:获取车辆的横向加速度数据、纵向加速度数据、横摆角速度数据以及三个坐标轴上待驱动部分的转动惯量数据;根据上述横向加速度数据、纵向加速度数据、横摆角速度数据以及转动惯量数据计算得到各个坐标轴的驱动装置所需的最大转速和最大转矩。本发明专利技术实施例的目的在于提供一种车身姿态模拟装置设计方法与极限工况计算方法和装置,可以对车辆的纵向加速度、横向加速度和横摆角速度进行模拟,并且可以采集车辆ESC在所模拟姿态下的工作特性。

Design method of body attitude simulator and calculation method and device for extreme working condition

The invention provides a method for designing a body attitude simulator and a method and device for calculating the extreme working condition, which relates to the technical field of vehicle dynamics control. The method for calculating the extreme working condition is based on a preset vehicle coordinate system, in which the center of mass of the vehicle is at the origin. The method includes: obtaining the lateral acceleration of the vehicle; Data, longitudinal acceleration data, yaw angular velocity data and rotational inertia data of the part to be driven on the three coordinate axes; according to the above lateral acceleration data, longitudinal acceleration data, yaw angular velocity data and rotational inertia data, the maximum rotational speed and maximum rotation required by the driving device of each coordinate axis are calculated. Moment. The purpose of the embodiment of the invention is to provide a design method of the vehicle body attitude simulator and a calculation method and device of the limit working condition, which can simulate the longitudinal acceleration, lateral acceleration and yaw angular velocity of the vehicle, and can collect the working characteristics of the vehicle ESC under the simulated attitude.

【技术实现步骤摘要】
车身姿态模拟装置设计方法与极限工况计算方法和装置
本专利技术涉及车辆动力学控制
,尤其是涉及一种车身姿态模拟装置设计方法与极限工况计算方法和装置。
技术介绍
ESC(ElectronicStabilityController,汽车电子稳定控制系统)是车辆新型的主动安全系统,是汽车防抱死制动系统(ABS)和牵引力控制系统(TCS)功能的进一步扩展,并在此基础上,增加了车辆转向行驶时横摆率传感器、测向加速度传感器和方向盘转角传感器,通过ECU控制前后、左右车轮的驱动力和制动力,确保车辆行驶的侧向稳定性。该系统由传感器、电子控制单元(ECU)和执行器三大部分组成,通过电子控制单元监控汽车运行状态,对车辆的发动机及制动系统进行干预控制。典型的汽车电子稳定控制系统在传感器上主要包括4个轮速传感器、方向盘转角传感器、侧向加速度传感器、横摆角速度传感器、制动主缸压力传感器等,执行部分则包括传统制动系统(真空助力器、管路和制动器)、液压调节器等,电子控制单元与发动机管理系统联动,可对发动机动力输出进行干预和调整。硬件在环仿真(Hardware-in-the-loopSimulation,HILS)也叫半实物仿真,仿真中某些简单部件是数学模型,而另外一些难以抽象为数学模型的复杂部件是实物的一种仿真方式,通常控制器也是实际控制器。由于有实物在仿真回路,必须采用实时仿真。硬件在环仿真将不能精确建模的部件采用实物参与到仿真回路,所以仿真精度较数学仿真有提高,通常通过仿真试验对控制系统的控制策略、控制功能及系统可靠性等进行测试和评估。这种仿真的另一个优势在于它实现了仿真模型和实际系统间的实时数据交互,使仿真结果的验证过程非常直观,大大缩短了产品开发周期。仿真时,电脑与实际硬件通过各种信息通道相连,电脑与实际硬件共同完成仿真工作,并将仿真结果在电脑中进行分析,从而判断硬件的运行情况。它充分利用计算机建模的简易性,减少了费用;便于对系统的输入进行灵活快捷的变更,在改变参数的同时可以详细观察系统性能的变化;对系统中非重点考察的复杂环节,可直接将其硬件连入仿真系统。国内的ESC硬件在环仿真系统基本构造是,用带方向盘转角传感器的方向盘,带位置传感器的油门、刹车踏板搭建成驾驶员输入系统,将汽车的整套制动系统包括助力器、主缸、管路、ABS制动压力调节器、分泵和管路压力传感器等全套执行器部件作为在环硬件,进行硬件在环仿真。为了加快汽车电子汽车稳定控制系统(ESC)的开发和标定的速度以及减少其中的成本,采用了硬件在环仿真试验。即通过汽车数学模型在计算机内建立实时闭环仿真回路,并将汽车的制动系、液压控制单元(HCU)、电子汽车稳定控制系统(ESC)控制器等电子汽车稳定控制系统(ESC)相关零部件以实物的形式加入仿真回路参与实时仿真,从而避免了数学模型与实际系统的误差。加入实物越多,试验越接近实车环境,仿真数据越准确。目前,现有车身姿态模拟装置为一个二旋转自由度的平台,只能模拟车辆的横向加速度和横摆角速度。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术的目的在于提供一种车身姿态模拟装置设计方法与极限工况计算方法和装置,可以对车辆的纵向加速度、横向加速度和横摆角速度进行模拟,并且可以采集车辆ESC在所模拟姿态下的工作特性。第一方面,本专利技术实施例提供了一种车身姿态模拟装置的极限工况计算方法,该方法基于预先设定的车辆坐标系实现,在该车辆坐标系中,车辆的质心位于原点,该质心的加速度在该车辆坐标系的X轴、Y轴、Z轴的分量分别为横向加速度、纵向加速度和横摆角速度;该方法包括:获取车辆的横向加速度数据、纵向加速度数据、横摆角速度数据以及三个坐标轴上待驱动部分的转动惯量数据;根据上述横向加速度数据、纵向加速度数据、横摆角速度数据以及转动惯量数据计算得到各个坐标轴的驱动装置所需的最大转速和最大转矩。结合第一方面,本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式,其中,上述获取车辆的横向加速度数据、纵向加速度数据、横摆角速度数据以及三个坐标轴上待驱动部分的转动惯量数据的步骤包括:通过仿真得到车辆的横向加速度数据、纵向加速度数据与横摆角速度数据;通过三维模型的观测得到三个坐标轴上待驱动部分的转动惯量数据。结合第一方面,本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式,其中,上述方法还包括:根据上述最大转速和最大转矩选择各个坐标轴的驱动装置。结合第一方面,本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式,其中,X轴或Y轴驱动装置最大转速的计算公式为:其中,ωimax为X轴或Y轴驱动装置最大转速,Ti为车辆横向加速度或纵向加速度从0增长至1g所需的时间,g为重力加速度。结合第一方面,本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式,其中,X轴或Y轴驱动装置最大转矩的计算公式为:其中,Timax为X轴或Y轴驱动装置最大转矩,Ji为X轴或Y轴待驱动部分的转动惯量,t为驱动信号发送周期。结合第一方面,本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式,其中,Z轴驱动装置最大转速的计算公式为:式中,ωzmax为Z轴驱动装置最大转速,ωr为横摆角速度,Ax是纵向加速度,Ay是横向加速度,g为重力加速度。结合第一方面,本专利技术实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式,其中,Z轴驱动装置最大转矩的计算公式为:Tzmax=JZ×α,其中,Tzmax为Z轴驱动装置最大转矩,JZ为Z轴待驱动部分的转动惯量,α为Z轴角加速度。第二方面,本专利技术实施例还提供了一种车身姿态模拟装置设计方法,包括:设计X轴支撑装置;该X轴支撑装置用于支撑车辆ESC;计算得到驱动该X轴支撑装置所需的X轴最大转速和X轴最大转矩,并根据该X轴最大转速和该X轴最大转矩选择X轴驱动装置;设计Y轴支撑装置;该Y轴支撑装置用于支撑上述X轴支撑装置及X轴驱动装置;计算得到驱动该Y轴支撑装置所需的Y轴最大转速和Y轴最大转矩,并根据该Y轴最大转速和该Y轴最大转矩选择Y轴驱动装置;设计Z轴支撑装置;该Z轴支撑装置用于支撑上述X轴支撑装置、Y轴支撑装置、X轴驱动装置以及Y轴驱动装置;计算得到驱动该Z轴支撑装置所需的Z轴最大转速和Z轴最大转矩,并根据该Z轴最大转速和该Z轴最大转矩选择Z轴驱动装置;设计整体支撑装置;该整体支撑装置用于支撑上述X轴支撑装置、Y轴支撑装置、Z轴支撑装置、X轴驱动装置、Y轴驱动装置以及Z轴驱动装置。第三方面,本专利技术实施例还提供了一种车身姿态模拟装置的极限工况计算装置,该装置基于预先设定的车辆坐标系实现,在该车辆坐标系中,车辆的质心位于原点,该质心的加速度在该车辆坐标系的X轴、Y轴、Z轴的分量分别为横向加速度、纵向加速度和横摆角速度;该装置包括:数据获取模块,用于获取车辆的横向加速度数据、纵向加速度数据、横摆角速度数据以及三个坐标轴上待驱动部分的转动惯量数据;计算模块,用于根据上述横向加速度数据、纵向加速度数据、横摆角速度数据以及转动惯量数据计算得到各个坐标轴的驱动装置所需的最大转速和最大转矩。结合第三方面,本专利技术实施例提供了第三方面的第一种可能的实施方式,其中,该装置还包括:选择模块,用于根据上述最大转速和最大转矩选择各个坐标轴的驱动装置。本专利技术实施例带来了以下有益效果:本专利技术实施例提供的车身姿态模拟装置设计方法与极限工况本文档来自技高网
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车身姿态模拟装置设计方法与极限工况计算方法和装置

【技术保护点】
1.一种车身姿态模拟装置的极限工况计算方法,其特征在于,所述方法基于预先设定的车辆坐标系实现,在所述车辆坐标系中,车辆的质心位于原点,所述质心的加速度在所述车辆坐标系的X轴、Y轴、Z轴的分量分别为横向加速度、纵向加速度和横摆角速度;所述方法包括:获取车辆的横向加速度数据、纵向加速度数据、横摆角速度数据以及三个坐标轴上待驱动部分的转动惯量数据;根据所述横向加速度数据、所述纵向加速度数据、所述横摆角速度数据以及所述转动惯量数据计算得到各个坐标轴的驱动装置所需的最大转速和最大转矩。

【技术特征摘要】
1.一种车身姿态模拟装置的极限工况计算方法,其特征在于,所述方法基于预先设定的车辆坐标系实现,在所述车辆坐标系中,车辆的质心位于原点,所述质心的加速度在所述车辆坐标系的X轴、Y轴、Z轴的分量分别为横向加速度、纵向加速度和横摆角速度;所述方法包括:获取车辆的横向加速度数据、纵向加速度数据、横摆角速度数据以及三个坐标轴上待驱动部分的转动惯量数据;根据所述横向加速度数据、所述纵向加速度数据、所述横摆角速度数据以及所述转动惯量数据计算得到各个坐标轴的驱动装置所需的最大转速和最大转矩。2.根据权利要求1所述的车身姿态模拟装置的极限工况计算方法,其特征在于,所述获取车辆的横向加速度数据、纵向加速度数据、横摆角速度数据以及三个坐标轴上待驱动部分的转动惯量数据的步骤包括:通过仿真得到车辆的所述横向加速度数据、所述纵向加速度数据与所述横摆角速度数据;通过三维模型的观测得到三个坐标轴上所述待驱动部分的所述转动惯量数据。3.根据权利要求1所述的车身姿态模拟装置的极限工况计算方法,其特征在于,所述方法还包括:根据所述最大转速和所述最大转矩选择各个坐标轴的驱动装置。4.根据权利要求1所述的车身姿态模拟装置的极限工况计算方法,其特征在于,X轴或Y轴驱动装置最大转速的计算公式为:其中,ωimax为X轴或Y轴驱动装置最大转速,Ti为车辆横向加速度或纵向加速度从0增长至1g所需的时间,g为重力加速度。5.根据权利要求1所述的车身姿态模拟装置的极限工况计算方法,其特征在于,X轴或Y轴驱动装置最大转矩的计算公式为:其中,Timax为X轴或Y轴驱动装置最大转矩,Ji为X轴或Y轴待驱动部分的转动惯量,t为驱动信号发送周期。6.根据权利要求1所述的车身姿态模拟装置的极限工况计算方法,其特征在于,Z轴驱动装置最大转速的计算公式为:其中,ωzmax为Z轴驱动装置最大转速,ωr为横摆角速度,Ax是纵向加速度,Ay是横向加速度,g为重力加速度。7.根据权利要求1所述的车身姿态模拟装置的...

【专利技术属性】
技术研发人员:李晨风李艳亭俞伟林甲胜康雅文张璞
申请(专利权)人:天津英创汇智汽车技术有限公司
类型:发明
国别省市:天津,12

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