一种基于时域和频域状态下的车辆动力学模型校准方法技术

本发明专利技术涉及一种基于时域和频域状态下的车辆多体动力学模型校准方法，可以全面的反映车辆多体动力学模型的动态特性，有效提高车辆多体动力学建模精度。该方法包括如下步骤：建立车辆刚柔耦合多体动力学模型和路面模型；车辆多体动力学模型基本参数校核；采用抛下法分别采集前悬架振动衰减和后悬架振动衰减曲线，并对振动衰减曲线进行FFT处理，计算前悬架与后悬架的偏频与阻尼；定置工况车辆多体动力学模型参数校核；实际道路工况，采集车架加速度信号与悬架变形数据；行驶工况车辆多体动力学模型参数校核。本发明专利技术运用多体动力学理论，提出的基于时域和频域状态下的车辆动力学模型校准方法，解决了现有车辆多体动力学建模方法误差大的问题，具有较高的适用性和可操作性。具有较高的适用性和可操作性。具有较高的适用性和可操作性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于时域和频域状态下的车辆动力学模型校准方法


[0001]本专利技术涉及一种基于时域和频域状态下的车辆动力学模型校准方法，属于车辆动力学仿真


技术介绍

[0002]在进行车辆操纵稳定性、平顺性、制动与加速性能，以及转向性能设计时，采用车辆动力学建模与仿真分析方法，可以提高车辆性能计算精度、缩短产品研发周期，同时还可以节约研发成本。但是车辆多体动力学建模方法合理与否将直接影响仿真计算精度，进而影响车辆性能的预测结果。目前，在车辆多体动力学建模方面还没有形成统一的建模方法与建模标准，多数都是汽车企业自行制定，车辆多体动力学建模方法及评价标准差异较大。目前，车辆动力学仿真分析多采用“建模—仿真—优化”流程，缺少车辆动力学模型校准环节，这往往会造成仿真结果与试验结果之间存在较大的误差。为了减少仿真误差，需要对车辆多体动力学模型进行校准，但是由于缺少车辆多体动力学模型校准方法与流程，使得多数动力学仿真技术人员束手无策，这在很大程度上降低了车辆动力学建模与仿真分析的作用与意义。因此，为了提高车辆多体动力学建模精度与建模效率，减少车辆多体动力学仿真结果与试验结果间的误差，提出了一种基于时域和频域状态下的车辆动力学模型校准方法与流程。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是，提出一种基于时域和频域状态下的车辆动力学模型校准方法，该方法可以提高车辆多体动力学建模精度与建模效率，减少车辆多体动力学仿真结果与试验结果间的误差，由此解决因缺少车辆多体动力学模型校准方法与流程而造成动力学仿真精度低的问题。<br/>[0004]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种基于时域和频域状态下的车辆动力学模型校准方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0005]步骤1，建立车辆刚柔耦合多体动力学模型和路面模型；
[0006]步骤2，对车辆多体动力学模型轴荷、刚度、偏频、阻尼与挠度进进行校核；
[0007]步骤3，采用抛下法分别采集前悬架振动衰减和后悬架振动衰减曲线，并对振动衰减曲线进行FFT处理，计算前悬架与后悬架的偏频与阻尼；
[0008]步骤4，定置工况车辆多体动力学模型参数校核；
[0009]步骤5，根据实际道路工况，采集车架加速度信号与悬架变形数据；
[0010]步骤6，行驶工况车辆多体动力学模型参数校核。
[0011]进一步的，所述步骤1包括如下步骤：
[0012]步骤1.1，在ADAMS/VIEW环境中，根据硬点坐标建立车辆各系统多刚体动力学模型，并添加构件的质量属性，设置部件间的约束关系；
[0013]步骤1.2，采用模型整合命令将车辆各系统动力学模型集成到同一平台上，设置各
系统间的约束关系，建立车辆多刚体动力学模型；
[0014]步骤1.3，建立二维路面模型，设置轮胎与路面间的接触关系；
[0015]步骤1.4，建立车架有限元模型，计算车架约束模态，提取车架MNF文件，并将MNF文件导入到车辆多刚体动力学模型中，进行刚柔替换，建立车架柔性体模型，重新设置柔性车架与其他系统间的约束关系，建立车辆刚柔耦合多体动力学模型；
[0016]步骤1.5，对建立的车辆刚柔耦合多体动力学模型进行静平衡仿真，验证系统间约束关系的设置是否合理。
[0017]进一步的，所述步骤2包括如下步骤：
[0018]步骤2.1，计算步骤1建立的车辆刚柔耦合多体动力学模型的总质量和整车质心坐标；
[0019]步骤2.2，将模型总质量和质心坐标与设计参数进行对比，若两者数据吻合度&gt;98％，则认为车辆多体动力学模型基本参数满足要求，否则需要检查车辆各子系统动力学模型的质量信息。
[0020]进一步的，所述步骤3包括如下步骤：
[0021]步骤3.1，分别在车架左前端(前桥上方)与左后端(后桥上方)各布置一个三向传感器；
[0022]步骤3.2，后轮固定，前轮从离地30mm高度抛下，采集车架左前端的振动衰减曲线，并对振动衰减曲线作FFT处理，计算前悬架的偏频和阻尼；
[0023]步骤3.3，前轮固定，后轮从离地30mm高度抛下，采集车架左后端的振动衰减曲线，并对振动衰减曲线作FFT处理，计算后悬架的偏频和阻尼。
[0024]进一步的，所述步骤4包括如下步骤：
[0025]步骤4.1，在重力场中对步骤2中校准合格的车辆刚柔耦合多体动力学模型进行静平衡仿真，提取并校核前轴荷与后轴荷，提取并校核前悬架与后悬架的静挠度，若仿真结果与试验结果的吻合度&gt;90％，认为校准满足要求，
[0026]步骤4.2，固定步骤2中校准合格的车辆刚柔耦合多体动力学模型的后轮，在前轮上施加一个Z向瞬间脉冲激励，进行车辆动力学仿真计算，采集车架左前端(前桥上方)振动衰减曲线，并对曲线作FFT处理，计算前悬架偏频与阻尼；
[0027]步骤4.3，将前悬架偏频与阻尼的仿真结果与步骤3中的试验结果进行对比，若仿真结果与试验结果的吻合度&gt;90％，认为校准满足要求，
[0028]步骤4.4，固定步骤2中校准合格的车辆刚柔耦合多体动力学模型的前轮，在后轮上施加一个Z向瞬间脉冲激励，进行车辆动力学仿真计算，采集车架左后端(后桥上方)振动衰减曲线，并对曲线作FFT处理，计算后悬架偏频与阻尼；
[0029]步骤4.5，将后悬架偏频与阻尼的仿真结果与步骤3中的试验结果进行对比，若仿真结果与试验结果的吻合度&gt;90％，则认为校准满足要求。
[0030]进一步的，所述步骤5包括如下步骤：
[0031]步骤5.1，在左前悬架上下端布置一个拉丝传感器，在左后悬架上下端布置一个拉丝传感器，用于测量悬架的变形；
[0032]步骤5.2，平坦路面，车辆按照1g加速度做匀加速行驶，通过拉丝传感器采集前悬架与后悬架的变形数据；
[0033]步骤5.3，平坦路面，车辆按照1.5g加速度做匀减速行驶，通过拉丝传感器采集前悬架与后悬架的变形数据。
[0034]步骤5.4，平坦路面，车辆按照0.5g侧向加速度做右转弯行驶，通过拉丝传感器采集前悬架与后悬架的变形数据。
[0035]步骤5.5，随机路面，车辆匀速行驶，通过步骤3中布置的加速度传感器采集车架左前端(前桥上方)与左后端(后桥上方)的加速度时域数据，并对加速度时域数据作FFT处理得到加速度频域数据；
[0036]步骤5.6，脉冲路面，车辆匀速行驶，通过步骤3中布置的加速度传感器采集车架左前端(前桥上方)与左后端(后桥上方)的加速度时域数据，并对加速度时域数据作FFT处理得到加速度频域数据。
[0037]进一步的，所述步骤6包括如下步骤：
[0038]步骤6.1，固定步骤4中校准合格的车辆刚柔耦合多体动力学模型的前轮与后轮，在模型中施加X向
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1g与Z向
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1g的加速度，通过仿真提取前悬架与后悬架的变形数据，并与步骤5中的匀加速工况本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于时域和频域状态下的车辆动力学模型校准方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，建立车辆刚柔耦合多体动力学模型和路面模型；步骤2，对车辆多体动力学模型轴荷、刚度、偏频、阻尼与挠度进行校核；步骤3，采用抛下法分别采集前悬架振动衰减和后悬架振动衰减曲线，并对振动衰减曲线进行FFT处理，计算前悬架与后悬架的偏频与阻尼；步骤4，定置工况车辆多体动力学模型参数校核；步骤5，根据实际道路工况，采集车架加速度信号与悬架变形数据；步骤6，行驶工况车辆多体动力学模型参数校核。2.根据权利要求1所述的基于时域和频域状态下的车辆动力学模型校准方法，其特征在于：所述步骤1包括如下步骤：步骤1.1，在ADAMS/VIEW环境中，根据硬点坐标建立车辆各系统多刚体动力学模型，并添加构件的质量属性，设置部件间的约束关系；步骤1.2，采用模型整合命令将车辆各系统动力学模型集成到同一平台上，设置各系统间的约束关系，建立车辆多刚体动力学模型；步骤1.3，建立二维路面模型，设置轮胎与路面间的接触关系；步骤1.4，建立车架有限元模型，计算车架约束模态，提取车架MNF文件，并将MNF文件导入到车辆多刚体动力学模型中，进行刚柔替换，建立车架柔性体模型，重新设置柔性车架与其他系统间的约束关系，建立车辆刚柔耦合多体动力学模型；步骤1.5，对建立的车辆刚柔耦合多体动力学模型进行静平衡仿真，验证系统间约束关系的设置是否合理。3.根据权利要求1所述的基于时域和频域状态下的车辆动力学模型校准方法，其特征在于：所述步骤2包括如下步骤：步骤2.1，计算步骤1建立的车辆刚柔耦合多体动力学模型的总质量和整车质心坐标；步骤2.2，将模型总质量和质心坐标与设计参数进行对比，若两者数据吻合度&gt;98％，则认为车辆多体动力学模型基本参数满足要求，否则需要检查车辆各子系统动力学模型的质量信息。4.根据权利要求3所述的基于时域和频域状态下的车辆动力学模型校准方法，其特征在于：所述步骤3包括如下步骤：步骤3.1，分别在车架左前端即前桥上方与左后端即后桥上方各布置一个三向传感器；步骤3.2，后轮固定，前轮从离地30mm高度抛下，采集车架左前端的振动衰减曲线，并对振动衰减曲线作FFT处理，计算前悬架的偏频和阻尼；步骤3.3，前轮固定，后轮从离地30mm高度抛下，采集车架左后端的振动衰减曲线，并对振动衰减曲线作FFT处理，计算后悬架的偏频和阻尼。5.根据权利要求1所述的基于时域和频域状态下的车辆动力学模型校准方法，其特征在于：所述步骤4包括如下步骤：步骤4.1，在重力场中对步骤2中校准合格的车辆刚柔耦合多体动力学模型进行静平衡仿真，提取并校核前轴荷与后轴荷，提取并校核前悬架与后悬架的静挠度，若仿真结果与试验结果的吻合度&gt;90％，认为校准满足要求，
步骤4.2，固定步骤2中校准合格的车辆刚柔耦合多体动力学模型的后轮，在前轮上施加一个Z向瞬间脉冲激励，进行车辆动力学仿真计算，采集车架左前端振动衰减曲线，并对曲线作FFT处理，计算前悬架偏频与阻尼；步骤4.3，将前悬架偏频与阻尼的仿真结果与步骤3中的试验结果进行对比，若仿真结果与试验结果的吻合度&gt;90％，认为...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宝，张汤赟，朱光耀，邹亮，刘柳，
申请(专利权)人：南京依维柯汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：