基于Adams与MATLAB联合仿真电动车平顺性研究

发布时间：2017-09-13 01:48

  本文关键词：基于Adams与MATLAB联合仿真电动车平顺性研究

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【摘要】：“衣食住行”,汽车是人类文明进步的永恒课题,汽车行驶的平顺性问题已得到国内外科研机构和企业广泛学者和工程师的密切关注和研究。但是,针对具体实际需求的特定车辆,进行一种深入且结合实际的仿真研究具有积极的工程实际意义。基于多体系统动力学分析理论和方法,考虑多个现有仿真软件(MATLAB和ADAMS)的优势与不足,本文联合仿真并优化了某车企的小四轮双人电动车的平顺性分析问题。以某车企的小四轮双人电动车为工程实例,运用三维建模软件CATIA、虚拟样机技术软件ADAMS、数学计算软件MATLAB等仿真软件,联合仿真完成了其平顺性问题的建模与仿真优化工作,效果良好,为面向车辆平顺性这一实际工程应用问题的仿真研究提供了参考价值。首先,充分了解和掌握该型车辆的虚拟样机技术与方法,ADAMS仿真软件的相关理论、模型构建与动力学分析等。根据课题研究内容的具体要求,考虑到该车实际悬架系统零部件的形状复杂性,本文联合运用了三维参数化实体建模软件CATIA和动力学仿真软件ADAMS,对车辆的各系统进行了建模,且充分考虑两种软件各自的优点,建立了仿真模型。具体地,在CATIA软件中建立该型车辆的精确实体模型,然后转化并导入ADAMS环境当中,以保证准确的质量特性、空间位置等信息。进而,采用此方法在ADAMS中建立了该车的前后悬架系统的整车动力学模型。为验证该整车模型的准确性,在ADAMS环境下,基于整车多体刚柔耦合的动力学仿真模型,根据相关试验国家标准设计规范,进行了平顺性仿真试验,实验结果显著,且表明该模型达到了平顺性研究的需求。鉴于本文研究课题的实际需求,现有ADAMS软件虽有比较强大的动力学计算功能,但是其内嵌的优化程序较少,且不容易搜索到全局优化解。因此,本文利用MATLAB语言编程实现了优化算法,结合MATLAB和ADAMS的联合仿真优化算法基本步骤:1)在MATLAB中建立基于遗传算法的优化程序;2)利用MATLAB和ADAMS的数据接口,将MATLAB中得到的有关平顺性能的优化结果,监督并修改ADAMS模型中的相应参数;3)将ADAMS中的计算结果返回MATLAB中,重新进行优化计算,直至取得较好的优化结果为止。本研究课题通过采用MATLAB与ADAMS联合仿真技术的综合方法完成了对小四轮双人电动车的平顺性优化工作,仿真与优化结果表明:该联合仿真的综合研究方法可以为工程实际应用问题提供有价值的参考,具有积极的工程实际意义。
【关键词】：电动车 ADAMS MATLAB 联合仿真 遗传算法
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.9;U469.72
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 引言10
• 1.1. 新能源电动汽车的发展状况10-12
• 1.2. 汽车行驶平顺性的介绍12-13
• 1.3. 国内外汽车行驶平顺性研究现状13-15
• 1.4. 本文的研究意义、内容和研究方法15-17
• 1.4.1 研究意义15
• 1.4.2 研究内容与方法15-16
• 1.4.3 本文结构框架16-17
• 第2章 小四轮电动车三维实体建模17-29
• 2.1 电动车总体结构17-20
• 2.1.1 运动学参数19
• 2.1.2 质量特性参数19
• 2.1.3 力学特性参数19-20
• 2.1.4 外界参数20
• 2.2 基于CATIA的电动车三维实体建模20-23
• 2.3 整车模型质量特性参数的确定23-28
• 2.3.1 簧载质量wm和非簧载质量um的确定24
• 2.3.2 整车及车身质心位置的确定24-25
• 2.3.3 整车及车身转动惯量的确定25-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 整车多体动力学模型的建立29-53
• 3.1 多体系统动力学概述29
• 3.2 ADAMS软件概述29-30
• 3.2.1 Adams软件模块介绍30
• 3.3 小四轮电动车动力学模型30-40
• 3.3.1 硬点参数30-31
• 3.3.2 整车参数31-33
• 3.3.3 减振器速度特性33-34
• 3.3.4 悬架模版的修改34-35
• 3.3.5 前轮跳动时的前轮定位参数的变化情况35-38
• 3.3.6 前轮跳动过程中悬架线刚度的变化38-40
• 3.4 后悬架多体仿真模型40-41
• 3.5 车身模板的修改41-42
• 3.6 轮胎模版的修改42-43
• 3.7 其他模板的修改43
• 3.8 路面模型的建立43-44
• 3.9 整车的装配44-45
• 3.10 平顺性仿真分析45-52
• 3.11.1 车辆平顺性随机输入行驶仿真45
• 3.11.2 随机路面的模拟45-48
• 3.11.3 标准B级、C级路面随机输入平顺性虚拟实验仿真48-51
• 3.11.4 平顺性计算结果51-52
• 3.11 本章小结52-53
• 第4章 联合仿真的电动车平顺性优化53-63
• 4.1 概述53
• 4.2 优化改进53-55
• 4.2.1 原车平顺性能指标53-54
• 4.2.2 基于遗传优化算法的联合优化54
• 4.2.3 优化过程54-55
• 4.3 设计变量的选取55-62
• 4.3.1 约束条件的确定56
• 4.3.2 目标函数的建立与转化56-57
• 4.3.3 优化过程57-61
• 4.3.4 优化结果61-62
• 4.3.5 悬架参数选配62
• 4.4 本章小结62-63
• 结论63-65
• 参考文献65-68
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录68-69
• 致谢69

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本文编号：840816