正在加载图片...
.1050 北京科技大学学报 2006年第11期 F,={0.83[1.07(1-e-21.4)]-0.15xE: 6 (1) 结论 其中，入和F:分别为轮胎的滑移率和垂直载荷. 本文提出的协同仿真方法能够仿真分析复杂 轮胎侧向力F,和回正力矩M.按Magic Formula 的车辆动力学及其控制模型.应用Adams建模能 模型计算. 够处理多种非线性环节，得到更符合实际的车辆 如图7所示，当车辆偏离目标路径或行驶方 多体模型.采用Matlab/Simulink中的S函数建 向与目标路径方向不一致时，应在转向盘上施加 立路面模型、轮胎模型、驾驶员模型和控制模型灵 一个修正转矩T以维持车辆直线行驶，施加的 活方便，以三次样条构造出的路面作为输入，避 修正转矩为： 免了线性插值路面在相邻两线段过渡处的跳变对 Tt=一ku(△y十vxtp0) (2) 车轮的冲击和可能引起的车轮跳动，提高了仿真 式中，k为转向盘修正反馈系数，ka>0;tp为预 精度，协同仿真技术提高了仿真效率和准确性， 瞄时间.仿真分析表明，p取1.5s较合适 并可获得任何位置的响应量时间历程曲线和均方 根值 车辆运动方向 目标路径 参考文献 [1]Sakuma N,Kadono I.Dohi M.et al.Heavy-duty truck ride- comfort analysis by computer simulation.Int J Veh Des, 1986.Special Issue on Vehicle Safety:279 [2]Dhir A.Sankar S.Bhat R B.Nonlinear ride analysis of heavy vehicle using local equivalent linearization technique.Int Veh 图7车辆偏离目标路径的修正 Des,1992,13(5/6):580 Fig.7 Adjustment of vehicle's deviation from the desired path [3]Mao Y,Zhu X.Zhang J.et al.Prediction of vehicle ride com- fort with consideration of nonlinear suspensionProceedings 5 仿真分析结果 of the Society of Photo optical Instrumentation Engineers (SPIE),the 1lth International Modal Analysis Conference. 在Matlab/Simulink环境下运行协同仿真模 Kissimmee,1993 型，仿真结果导入Adams后处理模块，生成感兴 [4]檀润华，陈鹰，路甬祥.汽车线性与非线性乘坐动力学建 模与仿真研究.机械工程学报，2000(8)：80 趣位置加速度或其他运动参数的数据文本文件， [5]金容臣，宋健，路面不平度的模拟与汽车非线性随机振动 最后用平顺性数据处理方法得到最终“实验”结 的研究.清华大学学报：自然科学版，1999,39(8)：76 果 [6]Peng S.Song J.Simulation of vehicle ride comfort perfor- 以车速为30kmh1,路面为海南实验场石 mance in Adams/Proceedings of Asian Simulation Confer- 块路为例，图8给出了驾驶员座椅正下方的地板 ence.System Simulation and Scientific ComputingShanghai. 2002 上平面处的不同振动频率∫下加速度功率谱密 [7]Adamczyk P G.Gorsich D.Hudas G.et al.Lightweight 度G曲线，对该曲线进行加权积分，即得到该部 robotic mobility:template based modeling for dynamics and 位反映舒适性指标的加权加速度均方根值 controls using Adams/Car and Matlab/Proceedings of the 10 Society of Photo-optical Instrumentation Engineers (SPIE). Conference on Unmanned Ground Vehicle Technology V.Or- lando:2003 [8]Ramli R.Pownall M.Levesley M.et al.Dynamic analysis of 10 semi-active suspension systems using a co"simulation approach 001 Multi-Body Dynamics:Monitoring and Simulation Tech- 100 f/Hz niques 3rd International Symposium on Multi-Body Dy- namics-Monitoring and Simulation Techniques,2004 图8簧载质量加速度功率谱密度曲线的仿真结果 [9]刘献栋，邓志党，高峰·公路路面不平度的数值模拟方法 Fig.8 Simulation results of power spectrum density of sprung 研究.北京航空航天大学学报，2003(9)：843 [I0]Crolla D,喻凡，车辆动力学及其控制.北京：人民交通出 mass acceleration (C)1994-2021 China Academic Journal Electronic Psn House.All rights reserved.http://www.Fx＝｛0∙83［1∙07（1—e —21∙4λ ）］—0∙15λ｝Fz （1） 其中λ和 Fz 分别为轮胎的滑移率和垂直载荷． 轮胎侧向力 Fy 和回正力矩 Mz 按 Magic Formula 模型计算． 如图7所示当车辆偏离目标路径或行驶方 向与目标路径方向不一致时应在转向盘上施加 一个修正转矩 Tst以维持车辆直线行驶．施加的 修正转矩为： Tst＝—kst（Δy＋v x tpθ） （2） 式中kst为转向盘修正反馈系数kst＞0；tp 为预 瞄时间．仿真分析表明tp 取1∙5s 较合适． 图7 车辆偏离目标路径的修正 Fig．7 Adjustment of vehicle’s deviation from the desired path 5 仿真分析结果 在 Matlab／Simulink 环境下运行协同仿真模 型仿真结果导入 Adams 后处理模块生成感兴 趣位置加速度或其他运动参数的数据文本文件 最后用平顺性数据处理方法得到最终“实验”结 果． 以车速为30km·h —1路面为海南实验场石 块路为例图8给出了驾驶员座椅正下方的地板 上平面处的不同振动频率 f 下加速度功率谱密 度 Ga 曲线．对该曲线进行加权积分即得到该部 位反映舒适性指标的加权加速度均方根值． 图8 簧载质量加速度功率谱密度曲线的仿真结果 Fig．8 Simulation results of power spectrum density of sprung mass acceleration 6 结论 本文提出的协同仿真方法能够仿真分析复杂 的车辆动力学及其控制模型．应用 Adams 建模能 够处理多种非线性环节得到更符合实际的车辆 多体模型．采用 Matlab／Simulink 中的 S 函数建 立路面模型、轮胎模型、驾驶员模型和控制模型灵 活方便．以三次样条构造出的路面作为输入避 免了线性插值路面在相邻两线段过渡处的跳变对 车轮的冲击和可能引起的车轮跳动提高了仿真 精度．协同仿真技术提高了仿真效率和准确性 并可获得任何位置的响应量时间历程曲线和均方 根值． 参 考 文 献 ［1］ Sakuma NKadono IDohi Met al．Heavy-duty truck ridecomfort analysis by computer simulation．Int J Veh Des 1986Special Issue on Vehicle Safety：279 ［2］ Dhir ASankar SBhat R B．Nonlinear ride analysis of heavy vehicle using local equivalent linearization technique．Int J Veh Des199213（5／6）：580 ［3］ Mao YZhu XZhang Jet al．Prediction of vehicle ride comfort with consideration of nonlinear suspension ∥ Proceedings of the Society of Photo-optical Instrumentation Engineers （SPIE）the 11th International Modal Analysis Conference． Kissimmee1993 ［4］ 檀润华陈鹰路甬祥．汽车线性与非线性乘坐动力学建 模与仿真研究．机械工程学报2000（8）：80 ［5］ 金睿臣宋健．路面不平度的模拟与汽车非线性随机振动 的研究．清华大学学报：自然科学版199939（8）：76 ［6］ Peng SSong J．Simulation of vehicle ride comfort performance in Adams ∥ Proceedings of Asian Simulation ConferenceSystem Simulation and Scientific Computing．Shanghai 2002 ［7］ Adamczyk P GGorsich DHudas Get al．Lightweight robotic mobility：template-based modeling for dynamics and controls using Adams／Car and Matlab ∥ Proceedings of the Society of Photo-optical Instrumentation Engineers （SPIE） Conference on Unmanned Ground Vehicle Technology V．Orlando2003 ［8］ Ramli RPownall MLevesley Met al．Dynamic analysis of sem-i active suspension systems using a co-simulation approach ∥ Mult-i Body Dynamics：Monitoring and Simulation Technique-s Ⅲ3rd International Symposium on Mult-i Body Dynamics-Monitoring and Simulation Techniques2004 ［9］ 刘献栋邓志党高峰．公路路面不平度的数值模拟方法 研究．北京航空航天大学学报2003（9）：843 ［10］ Crolla D喻凡．车辆动力学及其控制．北京：人民交通出 版社2004 ·1050· 北 京 科 技 大 学 学 报 2006年第11期