基于虚拟样机技术的汽车操纵稳定性参数正交优化设计

以某型轿车底盘为研究对象,采用虚拟样机软件ADAMS建立整车多体动力学仿真模型;结合汽车操纵稳定性的客观定量评价标准,建立了直接生成操纵稳定性评价值的ADAMS函数;用ADAMS软件结合正交试验方法对整车操纵稳定性进行了虚拟正交优化设计。虚拟样机技术在车辆操纵稳定性参数正交优化中的应用,不仅使仿真模型与集中质量模型相比提高了精度,还分析出整车操纵稳定性的主要零部件影响因素,得到了最优的一组设计方案。由于是直接对具体零部件的优化,整个设计过程适于在企业中应用。     

基于ADAMS软件的多功能车操纵稳定性仿真研究

汽车的操纵稳定性不仅影响到汽车驾驶的操纵方便程度,而且是决定高速汽车安全行驶的一个主要性能.文章利用ADAMS软件建立了某多功能车(MPV)的整车多体动力学模型,在不同的环境模式下对表征车辆操纵稳定性能的时域响应与频率响应特性进行了大量的计算和仿真,为改进、优化产品提供了重要的参考数据.     

电动汽车底盘集成系统耦合分析与控制

汽车的操纵稳定性和行驶安全性是整车动力学分析过程中衡量车辆性能的两个重要性能指标,安全性是汽车行驶安全的基本保证,稳定性是提升驾驶员的行车体验,同时确保安全性的重要因素。目前,作为车辆动力学研究的重点,众多科研人员致力于汽车侧向以及横摆方向的稳定性控制,例如汽车的侧滑、甩尾和侧翻等。为了分析汽车动力学特性和汽车的耦合特性,基于对称性原理,将汽车看为一个单轨模型,采用简单实用的二自由度模型定性分析车辆及其控制系统的性能。在汽车二自由度线性模型的基础上,对汽车进行耦合分析,并基于二自由度模型进行解耦及仿真分析。     

基于ADAMS的空气悬架客车运动性能仿真分析

为了预测和评估车辆的操纵稳定性能,以多体系统动力学理论为基础,应用机械系统仿真分析软件AD—AMS,创建某大型空气悬架客车前悬架、后悬架及转向系等多体系统动力学模型,以及包括发动机、车身、前后轮胎等在内的整车模型;对虚拟模型进行平顺性仿真实验与悬挂系统固有频率仿真实验,并将仿真结果与实车试验结果进行对比,从而验证了所创建的虚拟样机模型的正确性和合理性．在此基础上,对整车模型进行操纵稳定性的仿真实验,并进行评价计分．研究结果表明,建立详细的数字化功能样机,可以有效地分析汽车的操纵稳定性．     

基于响应面方法的车辆多目标协同优化

建立包含7个子系统的某整车动力学仿真模型,以整车的操纵稳定性和行驶平顺性达到最佳匹配为目标,整车的悬架刚度和减震器的阻尼以及稳定杆的扭转刚度为优化变量,在ADAMS/CAR环境下进行仿真。根据中国汽车行业标准QC/T 480—1999和GB/T 4970—2006,分别以操纵稳定性的4个闭环评价指标和平顺性的随机路面评价指标的综合计分为目标函数,以相应计分的最大、最小值作为约束函数建立协同优化的数学模型。然后采用中心复合试验方法设计59组试验,根据实验数据,运用响应面方法(RSM)拟合出回归模型,得到最优值。仿真结果表明该优化方法使汽车的综合计分提高了13%,操纵稳定性和平顺性同时得到优化。     

基于试验设计的某微型客车悬架参数匹配优化

 由于悬架系统结构复杂,系统特性指标较多,各项指标相互关联,对车辆的影响规律较为复杂,从理论的角度提出悬架系统优化的目标函数是十分困难的,由此根据多体系统动力学原理,建立了某微型客车的虚拟样机模型,综合考虑整车的操纵稳定性和乘坐舒适性,分别以稳态回转试验中的不足转向度、车身侧倾度和汽车平顺性随机输入行驶试验中总的加权加速度均方根作为评价指标,设计正交试验,从理论上说明前后悬架刚度、横向稳定杆扭转刚度、前后减震器阻尼等悬架参数对微型客车操纵稳定性、平顺性的影响程度,找出显著因素,得到基于仿真试验的悬架参数的最优组合,为后期样车悬架参数的优选及调校提供指导和支持。     

考虑操纵稳定性的自动驾驶汽车轨迹综合优化方法

针对自动驾驶汽车在局部轨迹规划上对车辆操纵稳定性考虑不足、对车辆模型过度简化和缺少对车辆舒适性客观评价的问题,建立了考虑车辆操纵稳定性的车辆三自由度模型,模拟自动驾驶汽车换道场景,根据输入车轮转角得到输出的换道轨迹,运算得到车辆换道行驶参数化方程和行驶轨迹特征.运用BP神经网络对行驶轨迹特征进行识别,得到自动驾驶汽车换道持续时间和横向偏移距离所对应的车轮转角变化关系.在不同换道车速下,根据不同换道持续时间和横向偏移距离,输入车轮转角得到换道优化轨迹簇和操纵稳定性参数.在只考虑行驶效率和安全的常规轨迹优化方法的基础上,构建轨迹综合优化目标函数,考虑表征车辆换道过程舒适性和操纵稳定性的(横摆、侧倾、侧向)加速度变化率均值,提出一种基于行驶效率、安全性、舒适性和操纵稳定性的轨迹综合优化方法.对轨迹综合优化目标函数进行求解得到最优换道行驶轨迹,联合仿真结果表明该方法优于常规轨迹优化方法且舒适性、操纵稳定性改善达20%以上.     

轿车操纵稳定性的虚拟试验研究

基于多体动力学理论建立了整车的动力学仿真模型,通过事件建模器建立了蛇行路面事件文件和双纽线路面事件文件,分别用作蛇行虚拟试验和转向轻便性虚拟试验的驱动文件.依据我国现行整车操纵稳定性试验国家标准,对整车虚拟样机进行了转向盘转角阶跃输入、角脉冲输入、转向回正、稳态回转、转向轻便性及蛇行虚拟试验,并对该车操纵稳定性各性能指标进行了评价.提出的研究方法可以为汽车操纵稳定性虚拟试验提供参考.     

基于模型的整车操纵稳定性指标逐层分解方法研究

汽车性能指标逐层分解方法是汽车底盘正向开发的关键技术之一。针对整车操纵稳定性指标,给出了车辆性能指标逐层分解的基本方法以及数学表达式。选取不足转向梯度和侧倾梯度作为整车指标,通过车辆动力学理论分析和实验设计方法获得了总成特性参数,并利用基于总成特性的车辆动力学模型分解得到相应的总成特性指标。仿真结果表明分解指标计算的整车性能指标与目标基本一致,检验了性能指标分解的可行性和分解结果的正确性。     

车辆悬架系统与电动助力转向系统的集成控制

在建立悬架和转向系统整车动力学模型的基础上,分析主动悬架系统与电动助力转向系统性能之问的相互关系及协调机理,提出调整双系统控制参数的联合优化方法,对主动悬架系统进行自校正控制,对电动助力转向系统进行PID控制,研究集成系统结构参数和控制参数的耦合问题.仿真结果表明,与不加控制、单系统控制相比,集成控制下车辆转向助力效果增强,反应车辆姿态的质心加速度、横摆角速度、车身侧倾角等都有明显提高,车辆的行驶平顺性和操纵稳定性均得到明显加强,整车性能得到提高.     

基于汽车稳态回转性的悬架参数优化设计

为了研究悬架结构参数对整车稳态回转性能的影响,通过ADAMS/Car建立了某微型轿车的整车虚拟样机模型,进行了稳态回转道路试验,并将试验与仿真结果进行对比,验证了整车模型的正确性;然后对该车稳态回转性能进行评价,发现不足转向度数值较低,导致综合得分并不高。为了解决不足转向度数值偏低的问题,提高车辆的稳态性能,通过灵敏度分析,选取排名前三位的影响因素,具体分析了悬架结构参数对整车操纵稳定性能的影响,并对其进行优化处理与仿真,优化过程中同时考虑不足转向度以及悬架运动学特性,优化后在相同的侧向加速度下,前后轴的侧偏角差值比原来增加3倍左右,外倾角的变化由原来的-0.5～3.0°减少到现在的0.5～2.5°,前后桥的侧偏角差值由原来的0～0.5°增加到现在的0～1.5°,通过优化后的车辆不足转向度得到了提高,车辆的稳态性能得到了提升。     

救护用车涉稳构件性能优化

为提高福特全顺CLW5030XJHJ5救护车的行驶舒适度，建立整车多体动力学模型和路面模型进行仿真测试，对前悬架和后悬架进行优化。采用ADAMS软件对车辆悬架系统进行建模和计算，并对计算结果进行分析，得出行驶过程的舒适性指标。利用遗传算法对前悬架扭杆弹簧的直径、长度，以及后悬架钢板弹簧厚度进行多目标优化，得到优化方案。研究结论可为救护用车涉稳构件的优化提供理论参考。     

某跑车操纵稳定性仿真及优化

运用多体动力学分析软件Adams/Car,对某跑车建立了135自由度整车模型,对其仿真按照操纵稳定性国家标准进行评分,发现了该车某些性能的不足之处。传统的操纵稳定性优化方法主要是通过优化悬架定位参数,但该悬架的定位参数都已经过优化,仍达不到预期效果。为进一步优化该车的某些性能不足之处并保证其他优秀性能不变,本研究采用保持悬架定位参数不变,以整车质量、前轴轴荷、后横向稳定杆扭转刚度3个参数作为优化设计参数,对整车操纵稳定性进行优化分析,发现可显著提高其操纵稳定性。     

基于遗传算法的带附加气室空气悬架多目标优化

以带附加气室的空气弹簧悬架为研究对象,按照物理模型建立带附加气室空气弹簧的数学模型,考虑到空气弹簧刚度的非线性,将该模型以空气弹簧非线性力的形式直接引入到1/4车辆模型。以提高车辆平顺性、行驶安全性及操纵稳定性的综合性能为目标,以附加气室容积为优化变量,设计带附加气室空气悬架的多目标优化模型;考虑到悬架性能各指标量在量纲与量级上的差异,对各指标量进行统一化处理,并采用线性加权和法将多目标函数转化为单目标评价函数。在MAT-LAB/Simulink中搭建系统仿真模型,采用遗传优化算法对典型工况下的最优附加气室容积进行寻优。优化结果表明,优化附加气室容积能有效提高悬架的综合性能,降低车身加速度、悬架动行程,但轮胎动载荷有所增加。     

纯电动汽车悬架系统设计与平顺性分析

针对在改装某款纯电动汽车时出现的由于车身质量与质心位置发生变化,而导致悬架与车身匹配程度降低,使车辆的操纵稳定性与行驶平顺性受到破坏的问题,以机械动力学软件ADAMS为平台,对前悬进行建模以及优化,对比优化前后的整车行驶平顺性,以验证平顺性得到改善。试验结果表明,整车的行驶平顺性得到改善。该方法可以缩短电动汽车研发时间、节约研发经济成本,对设计采用传统汽车悬挂系统的电动汽车有一定参考价值。     

微型客车整车多体系统动力学的建模与仿真

国内某微型客车采用了若干体现当今微型车发展方向的结构特征。在ADAMS软件系统基础上，建立了该车整车多体系统动力学的仿真模型，验证了应用该模型模拟仿真整车操纵稳定性的准确性；通过方向盘转角阶跃输入、蛇行转向、直线制动和复杂道路等典型行驶工况性能仿真分析，从多个方面对整车的操纵稳定性进行了分析和评估。     

副车架弹性变化对整车性能的影响

为了研究副车架弹性模量变化对整车性能的影响,对某一款轿车的副车架在保证强度的前提下,进行了模态分析得到其柔性文件,并组装得到了刚柔耦合整车模型。通过patran软件赋予了副车架几组不同的弹性模量,在ADAMS/Car软件中建立了具有不同弹性模量副车架的整车模型,并对它们进行了同等条件下的平顺性及操纵稳定性对比分析,研究了不同弹性副车架对整车行驶平顺性以及操纵稳定性的影响。结果表明,过度提高或者减小副车架弹性模量均会导致驾驶员座椅地板处总加权加速度均方根值上升,使得整车平顺性能下降,且对操纵稳定性也有一定的负面影响,副车架弹性模量维持在一定范围之内可使得整车性能最佳。     

8×8轮毂电机全轮驱动车辆动力学建模与仿真

建立了8×8轮毂电机全轮驱动车辆的整车驾驶模型,该模型包括驾驶员输入处理模块、路面条件和22自由度车辆动力学模型,给出了在一定路面条件下,从驾驶员输入到车辆动力学和运动学状态输出的数学方程. 采用模块化的方法,在Matlab/Simulink中建立了计算机仿真模型,对所建立的模型进行了操纵稳定性和行驶平顺性的仿真试验,并与常规8×8车辆模型及二自由度线性模型进行了对比分析. 仿真结果表明所建立的模型能正确反映车辆在各种工况下的动力学特性,非簧载质量的增加一定程度上降低了车辆的操纵稳定性,尤其降低了车辆的行驶平顺性.      

基于模型预测的主动转向智能无人车辆横向稳态控制

在复杂路况以及智能无人车辆转向过程中，车辆处于一种时变非稳定性状态，影响车辆操纵安全性和行驶稳定性.针对此问题，提出了一种应用于前轮主动转向无人车辆的优化模型预测控制策略，该控制器采用分层结构对车辆前轮转角进行优化控制，以改善车身在非稳态下的特征.考虑到无人车辆实际行驶时存在的内部和外部扰动因素，建立了非线性扰动量平台模型和非线性轮胎模型，并通过模块化方法，构建了无人车辆非线性动力学模型，利用非线性扰动观测器对干扰进行抑制，提高了车辆模型精确性与控制器控制效果.经仿真实验对比和硬件在环实验测试，结果表明：与无横向稳态控制车辆相比，稳定性提高了55%，验证了该策略能显著改善车辆的横向稳定性及有效性.     

横向互联空气悬架客车的平顺性和操稳性研究

为研究横向互联空气悬架对车辆行驶平顺性和操纵稳定性的影响,建立横向互联空气弹簧的Simulink仿真模型,将弹簧力引入到使用ADAMS软件建立的某型客车的多体动力学模型,将两者整合为横向互联空气悬架客车的联合仿真模型,并通过实车试验验证了仿真模型的准确性。利用仿真模型,分别对横向互联空气悬架客车和非互联空气悬架客车进行平顺性和操纵稳定性研究。研究结果显示,在随机路面输入仿真工况下,与非互联空气悬架客车相比,横向互联空气悬架客车的车身质心处加权加速度均方根值改善约37.36%,表明横向互联空气悬架可有效地缓和路面激励造成的车辆振动,改善车辆的行驶平顺性;在稳态回转仿真工况下,相对于非互联空气悬架车辆,横向互联空气悬架客车的车身侧倾角增加约6.80%,车身侧倾度的评价计分结果也低于非互联空气悬架客车,表明横向互联空气悬架导致车辆在转弯过程中的侧倾稳定性较差,车辆的操纵稳定性受到不良影响;由横向互联空气悬架客车的操纵稳定性与行驶平顺性研究结果发现,横向互联空气悬架车辆的操纵稳定性与行驶平顺性存在矛盾,因此需要制定合理的控制策略,根据行驶工况实时对互联状态做出调整,以期在保障车辆操纵稳定性的同时,提升车辆的行驶平顺性。