面向品质动力学的路面激励实时模型建模研究

发布时间：2017-12-03 02:05

  本文关键词：面向品质动力学的路面激励实时模型建模研究

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【摘要】：传统汽车动力学模型仿真频带较窄,主要面向稳态工况问题,对影响动态载荷计算以及动力传动系与底盘系统耦合的高频振动成分模拟尚不够精确。品质动力学模型突出的特点是面向瞬态动力学问题,其仿真频带将拓宽到100Hz,这就意味着模型中需要加入对高频振动的模拟。一般来说,汽车振动的基本输入来自于路面不平,同时路面不平也是模型中高频振动的主要来源之一。ASCL汽车仿真与控制实验室现有的汽车驾驶模拟器是利用电子计算机在液压、电子、仿真与控制等先进技术支持下,实现人-车-交通环境闭环系统仿真的大型实验装备。高品质的车辆运动模拟技术是车辆驾驶模拟器逼真程度的保障。相比于其他单纯的软件仿真,驾驶模拟器最大意义是将真实驾驶员嵌入到人车路闭环仿真之中,带入真实驾驶员的随机性和主管感受,实现更加准确的闭环评价。但是,模拟器道路模型目前只有路形模拟而不具备对路面不平度的模拟,仿真时高频振动成分缺失,驾驶时乘员感觉不到路面不平度带来的高频振动。本文围绕着品质动力学路面激励实时模型建模问题,建立了车辆单轮路面激励数学模型以及四轮路面激励数学模型,经过模型验证后,将该模型应用于驾驶模拟器对四个车轮与路面接地点的路面的随机激励进行模拟并进行整车平顺性仿真。本文主要进行了以下几个方面的研究:首先,简要介绍了ASCL品质动力学模型中的轮胎模型、非水平路面模型、非水平路面模型轮胎探测方法以及各个模块之间的输入输出接口。其次,对路面不平度数学模型的建模方法进行了充分调研。目前的路面不平度模型大致分为四类:功率谱分析模型、时间序列模型、小波分析模型以及分形分析模型。其中功率谱分析模型和时间序列模型应用较为普遍。本文路面不平度模型采用基于功率谱密度的傅里叶逆变换法进行路面不平度重构。该方法具有思路明确、操作简洁、计算量小与功率谱密度曲线拟合精度高等特点。重点对傅里叶逆变换法生成路面不平度进行研究。该方法的基本思想就是由已知路面功率谱可得到与其对应的一系列离散频谱的幅值,再用随机相位法构造相位谱,构造出频域信号后再对其进行傅里叶逆变换就得到路面不平度随机序列,也就是本文希望得到的路面随机激励模型。遵循这个思路,本文在时域内建立了车辆单轮路面激励数学模型。在实际汽车行驶过程中,左、右两侧轮迹路面不平度的幅值和相位差异会引起汽车的侧倾角振动,且左、右车轮受到路面激励并不是两个完全不相关的信号,相干性由路面等级和汽车尺寸参数决定。为了提高模型仿真精度,考虑左右两侧车轮路面输入的相干性,本文在单轮激励模型基础上在时域和空间域建立了四轮路面激励数学模型,详细论述了建模的要点和过程,并在MATLAB环境下进行仿真和验证,通过与路面功率谱密度解析值的对比验证所建立模型的正确性。最后,将建立的路面随机激励模型应用于驾驶模拟器路面模型中,实现四轮四通道并行模拟路面激励引发的振动输入,验证模型的效果并进行整车平顺性仿真,通过对仿真结果的比较、分析,证明了本文所建立模型的正确性与可行性。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U461.1

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本文编号：1247038