一种车辆建模方法、装置、设备和存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种车辆建模方法、装置、设备和存储介质，可以分别获取铰接在一起的每个车体的动力学方程，然后基于主动力矩和空间耦合力的关系对第二车体的动力学方程进行处理，得到第一车体和第二车体的第一关联方程，其中主动力矩为第一车体运行时对第二车体所产生力矩。再基于第一车体和第二车体间的运动关系对第一关联方程进行处理，得到第一车体和第二车体的第二关联方程。最后将第二关联方程和第一车体的动力学方程合成为一个动力学方程进而得到第一车体的加速度向量。基于第一车体的加速度向量对第二车体的动力学方程进行求解，得到第二车体的加速度向量。能够大幅减少计算量和程序的代码量，有效减少模型开发人员的工作量。作量。作量。

【技术实现步骤摘要】
一种车辆建模方法、装置、设备和存储介质


[0001]本专利技术涉及车辆动力学领域，具体涉及一种车辆建模方法、装置、设备和存储介质。

技术介绍

[0002]现有的铰接车辆通常采用牛顿欧拉矢量力学结合拉格朗日分析力学，进行多刚体的车辆动力学模型的构建。该模型构建方法在构建刚体数目较少的车辆模型时，还可保证模型计算的实时性。对于刚体数量较多的复杂车辆系统，由于自由度数目较多造成模型的计算量巨大难以保证模型计算的实时性。并使模型的程序代码量极为臃肿庞大，增加了模型开发人员的工作量。

技术实现思路

[0003]为了解决现有技术存在的代码庞大、工作量大的问题，本专利技术提供了一种车辆建模方法、装置、设备和存储介质，其具有代码量更小、工作量更少等特点。
[0004]根据本专利技术具体实施方式提供的一种车辆建模方法，包括：
[0005]获取铰接在一起的两个车体的动力学方程，每个所述车体中至少包括一个刚体，每个所述车体的动力学方程基于铰接点的空间耦合力、所述车体的广义力向量、所述车体的加速度向量和所述车体的广义质量矩阵构建而成，第一车体作为第二车体的父层级带动所述第二车体运动；
[0006]基于主动力矩和所述空间耦合力的关系对所述第二车体的动力学方程进行处理，得到所述第一车体和所述第二车体的第一关联方程，所述主动力矩为所述第一车体运行时对所述第二车体所产生力矩，所述主动力矩和所述空间耦合力可通过常量矩阵相互转换得到；
[0007]基于所述第一车体和所述第二车体间的运动关系，从所述第一关联方程中提取出在运行时所述第一车体和所述第二车体间存在相互作用的分量，得到所述第一车体和所述第二车体的第二关联方程；
[0008]基于所述第二关联方程对将所述第一车体的动力学方程和所述第二车体的动力学方程合成为一个车辆动力学方程，得到所述第一车体的加速度向量；
[0009]基于所述第一车体的加速度向量对所述第二车体的动力学方程进行求解，得到所述第二车体的加速度向量。
[0010]进一步地，所述车辆建模方法还包括：
[0011]对所述第一车体的加速度向量进行积分，以得到所述第一车体的运动参数；
[0012]对所述第二车体的加速度向量进行积分，以得到所述第二车体的运动参数，所述第一车体的运动参数和所述第二车体的运动参数均至少包括：速度、角速度、位置和角度。
[0013]进一步地，所述每个所述车体的动力学方程基于铰接点的空间耦合力、所述车体的广义力向量、所述车体的加速度向量和所述车体的广义质量矩阵构建而成，包括：第一车
体的动力学方程和第二车体的动力学方程分别为：
[0014][0015][0016]其中M1为第一车体的广义质量矩阵，M2为第二车体的广义质量矩阵，Q1为所述第一车体的广义力向量，Q2为所述第二车体的广义力向量,f
12
为所述空间耦合力，为所述第一车体的加速度向量，为所述第二车体的加速度向量。
[0017]进一步地，所述基于主动力矩和所述空间耦合力的关系对所述第二车体的动力学方程进行处理，得到所述第一车体和所述第二车体的第一关联方程，包括：
[0018]所述主动力矩和所述空间耦合力的关系为：
[0019]τ
12
＝h
T
·
f
12
[0020]其中τ
12
为所述主动力矩，f
12
为所述空间耦合力，h为常量矩阵；
[0021]所述第一关联方程为：
[0022][0023]进一步地，所述基于所述第一车体和所述第二车体间的运动关系，从所述第一关联方程中提取出在运行时所述第一车体和所述第二车体间存在相互作用的分量，得到所述第一车体和所述第二车体的第二关联方程，包括：
[0024]所述第一车体和所述第二车体间的运动关系包括：
[0025][0026][0027][0028]其中，为所述第二车体相对于所述第一车体的加速度，ω
12,x
为x轴的加速度，ω
12,y
为y轴的加速度，ω
12,z
为z轴加速度，ε为所述第一车体转动时产生的随动加速度，为所述第一车体的加速度向量，为所述第二车体转动速度向量，为所述第二车体的转动加速度向量；
[0029]所述第二关联方程为：
[0030][0031][0032]进一步地，所述基于所述第二关联方程对将所述第一车体的动力学方程和所述第
二车体的动力学方程合成为一个车辆动力学方程，得到所述第一车体的加速度向量，包括：
[0033]基于下式得到所述第一车体的加速度向量：
[0034][0035][0036][0037]其中为所述第一车体的加速度向量。
[0038]进一步地，所述第一车体的加速度向量和所述第二车体的加速度向量分别为：
[0039][0040][0041]其中v
1x
、v
1y
、v
1z
分别所述第一车体在x、y、z三个轴的加速度，ω
1x
、ω
1y
、ω
1z
分别为所述第一车体在x、y、z三个轴的速度；v
2x
、v
2y
、v
2z
分别所述第二车体在x、y、z三个轴的加速度，ω
2x
、ω
2y
、ω
2z
分别为所述第二车体在x、y、z三个轴的速度。
[0042]根据本专利技术具体实施方式提供的一种车辆建模装置，包括：
[0043]动力学方程构建模块，用于获取铰接在一起的两个车体的动力学方程，每个所述车体中至少包括一个刚体，每个所述车体的动力学方程基于铰接点的空间耦合力、所述车体的广义力向量、所述车体的加速度向量和所述车体的广义质量矩阵构建而成，第一车体作为第二车体的父层级带动所述第二车体运动；
[0044]第一关联模块，用于基于主动力矩和所述空间耦合力的关系对所述第二车体的动力学方程进行处理，得到所述第一车体和所述第二车体的第一关联方程，所述主动力矩为所述第一车体运行时对所述第二车体所产生力矩，所述主动力矩和所述空间耦合力可通过常量矩阵相互转换得到；
[0045]第二关联模块，用于基于所述第一车体和所述第二车体间的运动关系，从所述第一关联方程中提取出在运行时所述第一车体和所述第二车体间存在相互作用的分量，得到所述第一车体和所述第二车体的第二关联方程；
[0046]第一加速度模块，用于基于所述第二关联方程对将所述第一车体的动力学方程和所述第二车体的动力学方程合成为一个车辆动力学方程，得到所述第一车体的加速度向量；以及
[0047]第二加速度模块，用于基于所述第一车体的加速度向量对所述第二车体的动力学方程进行求解，得到所述第二车体的加速度向量。
[0048]根据本专利技术具体实施方式提供的一种设备，包括：存储器和处理器；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车辆建模方法，其特征在于，包括：获取铰接在一起的两个车体的动力学方程，每个所述车体中至少包括一个刚体，每个所述车体的动力学方程基于铰接点的空间耦合力、所述车体的广义力向量、所述车体的加速度向量和所述车体的广义质量矩阵构建而成，第一车体作为第二车体的父层级带动所述第二车体运动；基于主动力矩和所述空间耦合力的关系对所述第二车体的动力学方程进行处理，得到所述第一车体和所述第二车体的第一关联方程，所述主动力矩为所述第一车体运行时对所述第二车体所产生力矩，所述主动力矩和所述空间耦合力可通过常量矩阵相互转换得到；基于所述第一车体和所述第二车体间的运动关系，从所述第一关联方程中提取出在运行时所述第一车体和所述第二车体间存在相互作用的分量，得到所述第一车体和所述第二车体的第二关联方程；基于所述第二关联方程对将所述第一车体的动力学方程和所述第二车体的动力学方程合成为一个车辆动力学方程，得到所述第一车体的加速度向量；基于所述第一车体的加速度向量对所述第二车体的动力学方程进行求解，得到所述第二车体的加速度向量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：对所述第一车体的加速度向量进行积分，以得到所述第一车体的运动参数；对所述第二车体的加速度向量进行积分，以得到所述第二车体的运动参数，所述第一车体的运动参数和所述第二车体的运动参数均至少包括：速度、角速度、位置和角度。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述每个所述车体的动力学方程基于铰接点的空间耦合力、所述车体的广义力向量、所述车体的加速度向量和所述车体的广义质量矩阵构建而成，包括：第一车体的动力学方程和第二车体的动力学方程分别为：矩阵构建而成，包括：第一车体的动力学方程和第二车体的动力学方程分别为：其中M1为第一车体的广义质量矩阵，M2为第二车体的广义质量矩阵，Q1为所述第一车体的广义力向量，Q2为所述第二车体的广义力向量,f
12
为所述空间耦合力，为所述第一车体的加速度向量，为所述第二车体的加速度向量。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于主动力矩和所述空间耦合力的关系对所述第二车体的动力学方程进行处理，得到所述第一车体和所述第二车体的第一关联方程，包括：所述主动力矩和所述空间耦合力的关系为：τ
12
＝h
T
·
f
12
其中τ
12
为所述主动力矩，f
12
为所述空间耦合力，h为常量矩阵；所述第一关联方程为：5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一车体和所述第二车体间
的运动关系，从所述第一关联方程中提取出在运行时所述第一车体和所述第二车体间存在相互作用的分量，得到所述第一车体和所述第二车体的第二关联方程，包括：所述第一车体和所述第二车体间的运动关系包括：所述第一车体和所述第二车体间的运动关系包括：所述第一车体和所述第二车体间的运动关系包括：其中，为所述第二车体相对于所述第一车体的加速度，ω
12,x

【专利技术属性】
技术研发人员：吴钊，刘振宇，
申请(专利权)人：北京经纬恒润科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：