CarSim 笔记
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carsim输入输出常用变量精编版c a r s i m输入输出常用变量集团企业公司编码:(LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-输入变量32IMP_CLT_D1_2(-);离合器控制的前差速器(第二离合器)33IMP_CLT_D2_2(-);离合器控制后差速器(第二离合器)36IMP_CLUTCH_D1(-);离合器控制的前差速器37IMP_CLUTCH_D2(-);离合器控制后差速器51IMP_DSTEER_L1(度/秒);直接控制车轮的转向齿轮的导数L1 93IMP_FX0_L1(N);纵向力在车轮中心的L1从轮胎(S)122IMP_FX_L1(N);纵向力轮胎L1126IMP_FY0_L1(N);侧向力在车轮中心的L1从轮胎(S)155IMP_FY_L1(N);侧向力轮胎L1188IMP_FZ_L1(N);垂直力轮胎L1192IMP_F_BOOST_1(N);转向齿条助推力203IMP_GEAR_TRANS(-);传动齿轮214IMP_MODE_TRANS(-);传动方式:-1->反向,0->中性,1->手动档位选择,2-18->自动模式的限制(最大齿轮可用)215IMP_MUX_L1(-);轮胎L1接地纵向摩擦力219IMP_MUY_L1(-);轮胎L1接地侧摩阻力223IMP_MX0_L1(N-M);侧倾力矩在车轮中心的L1从轮胎(S)236IMP_MX_L1(N-M);侧倾力矩轮胎L1244IMP_MYBK_L1(N-M);L1制动力矩253IMP_MYSM_L1(N-M);L1转。
瞬间施加到车轮的悬挂质量263IMP_MY_L1(N-M);滚动阻力矩轮胎L1265IMP_MY_OUT_D1_L(N-M);前差速器的左输出轴扭矩266IMP_MY_OUT_D1_R(N-M);前差速器的右输出轴扭矩267IMP_MY_OUT_D2_L(N-M);后差速器的左输出轴扭矩268IMP_MY_OUT_D2_R(N-M);后差速器的右输出轴扭矩269IMP_MY_R1(N-M);滚动阻力矩轮胎R1270IMP_MY_R2(N-M);滚动阻力矩轮胎R2288IMP_M_DIFF_D1(N-M);前差速器的扭矩差289IMP_M_DIFF_D2(N-M);后差速器的扭矩差295IMP_M_LOCKUP_CLUTCH_CAP(N-M);转矩的最大转矩容量变矩器锁离合器299IMP_M_OUT_TR(N-M);变速器输出轴扭矩300IMP_PBK_L1(兆帕);L1制动轮缸(室)的压力304IMP_PCON_BK(兆帕);制动主缸压力317IMP_ROT_ENG(转);发动机转速(发动机外部专用)324IMP_R_EFF_D1(-);前差速器的效率325IMP_R_EFF_D2(-);后差速器的效率328IMP_R_GEAR_D1(-);前差速器的齿轮比329IMP_R_GEAR_D2(-);后差速器的齿轮比334IMP_STEER_CON_L1(度);L1轮转向齿轮控制(输入非线性转向运动学表)338IMP_STEER_L1(度);直接控制L1车轮的转向342IMP_STEER_RACK_CON_L1(毫米);对于L1车轮转向齿条控制(输入非线性转向运动学表)346IMP_STEER_SW(度);方向盘角度347IMP_STEER_T_IN(N-M);转向输入扭矩350IMP_WIND_SPEED(公里/小时);风速相对于地输出变量1AAx(弧度/秒2)全名:侧倾角加速度。
1、The LTARG Configurable FunctionBikeSim,CarSim和TruckSim包含一个可配置函数LTARG,该函数根据位置S 计算横向偏移量L.此函数最初用于定义闭环路径跟随器模型的目标路径,以便轻松定义车道变化以及其他基于参考路径的目标。
LTARG功能还用于控制移动物体的运动,而且相对于参考路径来表示交通车辆,车道标记以及其他特征。
该函数的形式为LTARG(0,S,ID),其中S是位置,ID是1到100之间的数据集编号。
当为函数指定信息(常量,S-L值表等)时,将系统索引参数ILTARG设置为相关的数据集编号(ID)。
参数N_LTARG是将在记录文件中显示的LTARG数据集的数量。
默认值是1; 它可以设置为任何正数,最多为100.(此参数在“驱动程序模型:转向控制器”部分的记录文件中列出,如后面的图3所示。
)2、Using VS Reference PathsVS参考路径对道路描述是必不可少的,如下一节所述。
它们也用于驱动程序模型,并用于控制可能添加到模型中的移动对象。
为了支持涉及多个路径的模拟场景,每个路径都包含一个带有用户定义的ID 号码的参数PATH_ID。
用于道路,驾驶员模型或使用此ID号码指定的移动物体的路径。
默认情况下,ID被设置为创建的路径的编号; 第一个路径有PATH_ID(1)= 1; 第二个有PATH_ID(2)= 2; 然而,构建具有多个路径和/或道路的模型的高级用户可以分配多个其他数字用于涉及不同路径集合的模拟。
例如,如果PATH_ID(3)= 123,则无论路径何时相对于其他路径被定义,ID号123都被用于仿真。
(这可能不是在不同模拟中的第三条路径。
)每个VS模拟将包括至少一个参考路径。
如果数学模型的输入不包含任何路径,那么在初始化过程中将自动添加默认路径,该路径是一个以零标题为导向的直线,以便S =全局X和L =全局Y.。
输入变量32 IMP_CLT_D1_2( - ) ;离合器控制的前差速器(第二离合器)33 IMP_CLT_D2_2( - ) ;离合器控制后差速器(第二离合器)36 IMP_CLUTCH_D1 ( - );离合器控制的前差速器37 IMP_CLUTCH_D2 ( - ) ; 离合器控制后差速器51 IMP_DSTEER_L1 (度/秒);直接控制车轮的转向齿轮的导数 L1 93 IMP_FX0_L1(N ) ;纵向力在车轮中心的 L1 从轮胎( S )122 IMP_FX_L1 (N ) ;纵向力轮胎 L1126 IMP_FY0_L1 ( N ) ;侧向力在车轮中心的 L1 从轮胎( S )155 IMP_FY_L1 (N ) ;侧向力轮胎 L1188 IMP_FZ_L1 (N ) ;垂直力轮胎 L1192 IMP_F_BOOST_1(N ) ;转向齿条助推力203 IMP_GEAR_TRANS ( - ) ;传动齿轮214 IMP_MODE_TRANS ( - ) ;传动方式: -1 - >反向, 0 - >中性, 1 - > 手动档位选择, 2 - 18 - >自动模式的限制(最大齿轮可用)215 IMP_MUX_L1 ( - ) ;轮胎 L1 接地纵向摩擦力219 IMP_MUY_L1 ( - ) ;轮胎 L1 接地侧摩阻力223 IMP_MX0_L1 (N-M ) ;侧倾力矩在车轮中心的 L1 从轮胎( S ) 236 IMP_MX_L1(N-M ) ;侧倾力矩轮胎 L1244 IMP_MYBK_L1 ( N-M ) ; L1 制动力矩253 IMP_MYSM_L1 ( N-M ) ; L1 转。
瞬间施加到车轮的悬挂质量 263 IMP_MY_L1 (N-M )265 IMP_MY_OUT_D1_L 266 IMP_MY_OUT_D1_R267 IMP_MY_OUT_D2_L268 IMP_MY_OUT_D2_R269 IMP_MY_R1 (N-M )270 IMP_MY_R2(N-M )288 IMP_M_DIFF_D1 (N-M ) ;前差速器的扭矩差 289 IMP_M_DIFF_D2 (N-M ) ;后差速器的扭矩差295 IMP_M_LOCKUP_CLUTCH_CAP (N-M ) ;转矩的最大转矩容量变矩器锁离 合器 299 IMP_M_OUT_TR (N-M ) ;变速器输出轴扭矩300 IMP_PBK_L1 (兆帕) ; L1 制动轮缸(室)的压力; 滚动阻力矩轮胎 L1 ( N-M ) ( N-M ) ( N-M ) ( N-M ) ; 前差速器的左输出轴扭矩 ; 前差速器的右输出轴扭矩 ; 后差速器的左输出轴扭矩 ; 后差速器的右输出轴扭矩 ; 滚动阻力矩轮胎 R1 ; 滚动阻力矩轮胎304 I M P_PCON_BK (兆帕) ;制动主缸压力317 IMP_ROT_ENG (转);发动机转速(发动机外部专用)324 IMP_R_EFF_D1(- ); 前差速器的效率325 IMP_R_EFF_D2(- ); 后差速器的效率328 IMP_R_GEAR_D1(- );前差速器的齿轮比329 IMP_R_GEAR_D2(- );后差速器的齿轮比334 IMP_STEER_CON_L1 (度);L1 轮转向齿轮控制(输入非线性转向运动学表)338 IMP_STEER_L1 (度); 直接控制L1 车轮的转向342 IMP_STEER_RACK_CON_L1 (毫米); 对于L1 车轮转向齿条控制(输入非线性转向运动学表)346 IMP_STEER_SW (度);方向盘角度347 IMP_STEER_T_IN(N-M);转向输入扭矩350 IMP_WIND_SPEED (公里/小时);风速相对于地输出变量1 AAx (弧度/秒2)全名:侧倾角加速度。
CarSim仿真快速⼊门(⼀)未经作者授权,禁⽌任何形式的转载!⼀. 介绍1. 1 CarSim软件包含三个主要的部分:VehicleSim (VS): VS Solvers使⽤详细的物理模型来模拟⾼速公路车辆及其控制器的动态⾏为,对驾驶员的控制、3D地⾯⼏何形状及空⽓动⼒学做出相应的相应。
VS Visualizer使⽤虚拟摄像机和绘图显⽰模拟结果。
CarSim图形⽤户界⾯(GUI)可以访问车辆,道路,测试条件以及⽀持视频动画和绘图的信息的数据库。
1.2 将会学到什么?车辆动⼒学的⾼精度的仿真模拟需要⼤量数据。
CarSim包括⼀个包含许多⽰例车辆和测试流程的数据库。
如果⽤户还不熟悉CarSim,特别是⼀开始对GUI和数据库不熟悉。
本⽂旨在介绍GUI和数据库的主要元素,以便⽤户熟悉CarSim的组织加⼯和基本⼯具。
期望利⽤⼏个⼩时来完成所有步骤。
本⽂旨在介绍使⽤CarSim的使⽤经验。
因此,将向⽤户展⽰如何创建新数据库,以及如何在不与现有数据集冲突的情况下创建新数据集。
在本教程中,不必掌握CarSim中的所有选项和功能,CarSim包含软件中包含的⼤量⽂档,本⽂在以后的章节中会对这些⽂档进⾏讲解。
⼆. 查看仿真结果如何在CarSim中查看仿真结果,我们将从查看现有⽰例开始。
稍后,将运⾏⼀个新的仿真。
在准备过程中,将⾸先创建⼀个新数据库,以便在学习本教程时使⽤。
这样避免了对其他已安装⽰例进⾏意外修改的可能性。
2.1 启动CarSim并创建⼀个新数据库通过使⽤“开始”菜单或双击桌⾯上的CarSim图标来启动CarSim(具体取决于您的Windows 版本)。
CarSim启动时,它会弹出⼀个对话框来选择数据库(图1)。
在正常操作中,将选择⼀个数据库(例如①)并继续②。
但是,对于本⽂,我们将创建⼀个包含单个车辆和测试条件的新数据库。
图 1. 从CarSim安装中打开数据库.点击按钮 Create a new database from a Consolidated Parsfile③。
输入变量32 IMP_CLT_D1_2(- );离合器控制的前差速器(第二离合器)33 IMP_CLT_D2_2(- );离合器控制后差速器(第二离合器)36 IMP_CLUTCH_D1(- );离合器控制的前差速器37 IMP_CLUTCH_D2(- );离合器控制后差速器51 IMP_DSTEER_L1(度/秒);直接控制车轮的转向齿轮的导数 L193 IMP_FX0_L1(N);纵向力在车轮中心的L1从轮胎(S)122 IMP_FX_L1(N);纵向力轮胎L1126 IMP_FY0_L1(N);侧向力在车轮中心的L1从轮胎(S)155 IMP_FY_L1(N);侧向力轮胎L1188 IMP_FZ_L1(N);垂直力轮胎L1192 IMP_F_BOOST_1(N);转向齿条助推力203 IMP_GEAR_TRANS(- );传动齿轮214 IMP_MODE_TRANS(- );传动方式:-1 - >反向,0 - >中性,1 - > 手动档位选择,2 - 18 - >自动模式的限制(最大齿轮可用)215 IMP_MUX_L1(- );轮胎L1接地纵向摩擦力219 IMP_MUY_L1(- );轮胎L1接地侧摩阻力223 IMP_MX0_L1(N-M);侧倾力矩在车轮中心的L1从轮胎(S)236 IMP_MX_L1(N-M);侧倾力矩轮胎L1244 IMP_MYBK_L1(N-M); L1制动力矩253 IMP_MYSM_L1(N-M); L1转。
瞬间施加到车轮的悬挂质量263 IMP_MY_L1(N-M);滚动阻力矩轮胎L1265 IMP_MY_OUT_D1_L(N-M);前差速器的左输出轴扭矩266 IMP_MY_OUT_D1_R(N-M);前差速器的右输出轴扭矩267 IMP_MY_OUT_D2_L(N-M);后差速器的左输出轴扭矩268 IMP_MY_OUT_D2_R(N-M);后差速器的右输出轴扭矩269 IMP_MY_R1(N-M);滚动阻力矩轮胎R1270 IMP_MY_R2(N-M);滚动阻力矩轮胎R2288 IMP_M_DIFF_D1(N-M);前差速器的扭矩差289 IMP_M_DIFF_D2(N-M);后差速器的扭矩差295 IMP_M_LOCKUP_CLUTCH_CAP(N-M);转矩的最大转矩容量变矩器锁离合器299 IMP_M_OUT_TR(N-M);变速器输出轴扭矩300 IMP_PBK_L1(兆帕); L1制动轮缸(室)的压力304 IMP_PCON_BK(兆帕);制动主缸压力317 IMP_ROT_ENG(转);发动机转速(发动机外部专用)324 IMP_R_EFF_D1(- );前差速器的效率325 IMP_R_EFF_D2(- );后差速器的效率328 IMP_R_GEAR_D1(- );前差速器的齿轮比329 IMP_R_GEAR_D2(- );后差速器的齿轮比334 IMP_STEER_CON_L1(度);L1轮转向齿轮控制(输入非线性转向运动学表)338 IMP_STEER_L1(度);直接控制L1车轮的转向342 IMP_STEER_RACK_CON_L1(毫米);对于L1车轮转向齿条控制(输入非线性转向运动学表)346 IMP_STEER_SW(度);方向盘角度347 IMP_STEER_T_IN(N-M);转向输入扭矩350 IMP_WIND_SPEED(公里/小时);风速相对于地输出变量1 AAx(弧度/秒2)全名:侧倾角加速度。
输入变量32 IMP_CLT_D1_2(- );离合器控制的前差速器(第二离合器)33 IMP_CLT_D2_2(- );离合器控制后差速器(第二离合器)36 IMP_CLUTCH_D1(- );离合器控制的前差速器37 IMP_CLUTCH_D2(- );离合器控制后差速器51 IMP_DSTEER_L1(度/秒);直接控制车轮的转向齿轮的导数 L193 IMP_FX0_L1(N);纵向力在车轮中心的L1从轮胎(S)122 IMP_FX_L1(N);纵向力轮胎L1126 IMP_FY0_L1(N);侧向力在车轮中心的L1从轮胎(S)155 IMP_FY_L1(N);侧向力轮胎L1188 IMP_FZ_L1(N);垂直力轮胎L1192 IMP_F_BOOST_1(N);转向齿条助推力203 IMP_GEAR_TRANS(- );传动齿轮214 IMP_MODE_TRANS(- );传动方式:-1 - >反向,0 - >中性,1 - > 手动档位选择,2 - 18 - >自动模式的限制(最大齿轮可用)215 IMP_MUX_L1(- );轮胎L1接地纵向摩擦力219 IMP_MUY_L1(- );轮胎L1接地侧摩阻力223 IMP_MX0_L1(N-M);侧倾力矩在车轮中心的L1从轮胎(S)236 IMP_MX_L1(N-M);侧倾力矩轮胎L1244 IMP_MYBK_L1(N-M); L1制动力矩253 IMP_MYSM_L1(N-M); L1转。
瞬间施加到车轮的悬挂质量263 IMP_MY_L1(N-M);滚动阻力矩轮胎L1265 IMP_MY_OUT_D1_L(N-M);前差速器的左输出轴扭矩266 IMP_MY_OUT_D1_R(N-M);前差速器的右输出轴扭矩267 IMP_MY_OUT_D2_L(N-M);后差速器的左输出轴扭矩268 IMP_MY_OUT_D2_R(N-M);后差速器的右输出轴扭矩269 IMP_MY_R1(N-M);滚动阻力矩轮胎R1270 IMP_MY_R2(N-M);滚动阻力矩轮胎R2288 IMP_M_DIFF_D1(N-M);前差速器的扭矩差289 IMP_M_DIFF_D2(N-M);后差速器的扭矩差295 IMP_M_LOCKUP_CLUTCH_CAP(N-M);转矩的最大转矩容量变矩器锁离合器299 IMP_M_OUT_TR(N-M);变速器输出轴扭矩300 IMP_PBK_L1(兆帕); L1制动轮缸(室)的压力304 IMP_PCON_BK(兆帕);制动主缸压力317 IMP_ROT_ENG(转);发动机转速(发动机外部专用)324 IMP_R_EFF_D1(- );前差速器的效率325 IMP_R_EFF_D2(- );后差速器的效率328 IMP_R_GEAR_D1(- );前差速器的齿轮比329 IMP_R_GEAR_D2(- );后差速器的齿轮比334 IMP_STEER_CON_L1(度);L1轮转向齿轮控制(输入非线性转向运动学表)338 IMP_STEER_L1(度);直接控制L1车轮的转向342 IMP_STEER_RACK_CON_L1(毫米);对于L1车轮转向齿条控制(输入非线性转向运动学表)346 IMP_STEER_SW(度);方向盘角度347 IMP_STEER_T_IN(N-M);转向输入扭矩350 IMP_WIND_SPEED(公里/小时);风速相对于地输出变量1 AAx(弧度/秒2)全名:侧倾角加速度。
carsim相关实验报告汽车模拟器(Carsim)相关实验报告引言:汽车模拟器(Carsim)是一种先进的虚拟仿真系统,可以模拟车辆在不同道路和环境条件下的行驶情况。
本实验旨在通过Carsim模拟器,对车辆的动力学性能、悬挂系统和制动系统等进行测试和分析,以便更好地理解汽车的行驶原理和优化车辆性能。
实验一:动力学性能测试在本实验中,我们选择了一辆普通轿车作为测试对象,通过Carsim模拟器进行动力学性能测试。
首先,我们设置了不同的车速和转向角度,观察车辆的加速度和转向响应。
实验结果表明,车辆的加速度与发动机功率和质量有关,而转向响应则受到转向系统和悬挂系统的影响。
通过调整这些参数,我们可以改善车辆的动力学性能,提高操控性和舒适性。
实验二:悬挂系统测试悬挂系统是车辆的重要组成部分,对车辆的行驶稳定性和舒适性有着重要影响。
在本实验中,我们通过Carsim模拟器测试了不同类型的悬挂系统对车辆行驶性能的影响。
实验结果显示,采用独立悬挂系统的车辆在通过颠簸路面时具有更好的悬挂性能,能够减少车身的倾斜和颠簸感,提高行驶的平稳性和舒适性。
而传统的刚性悬挂系统则对车辆的操控性能有一定的提升作用。
因此,在选择悬挂系统时,需要根据不同的需求进行权衡和选择。
实验三:制动系统测试制动系统是车辆安全性的关键因素之一,对车辆的制动距离和稳定性有着重要影响。
在本实验中,我们通过Carsim模拟器测试了不同制动系统对车辆制动性能的影响。
实验结果显示,采用盘式制动系统的车辆具有更短的制动距离和更好的制动稳定性,能够更有效地控制车辆的速度。
而鼓式制动系统则在制动力分配和制动温度方面存在一定的不足。
因此,在选择制动系统时,需要根据车辆的使用环境和需求进行合理选择。
结论:通过Carsim模拟器的实验,我们对车辆的动力学性能、悬挂系统和制动系统等进行了全面的测试和分析。
实验结果表明,通过调整车辆的参数和选择适当的悬挂系统和制动系统,可以改善车辆的性能和行驶稳定性,提高操控性和舒适性。
carsim和simulink的原理**一、carsim****carsim**是一个专门为汽车工程师设计的仿真软件,它可以帮助工程师模拟和分析汽车的动力学行为。
通过使用**carsim**,工程师可以预测车辆的性能,评估设计的变化,优化车辆的性能,并确保车辆在各种路况和气候条件下的安全性和可靠性。
**carsim**的基本原理基于车辆动力学模型,该模型描述了车辆在不同条件下的运动和行为。
模型中包括车辆的各个组成部分,如发动机、传动系统、悬挂系统、制动系统等,以及它们之间的相互作用。
通过这些模型,**carsim**能够生成仿真数据,工程师可以根据这些数据进行分析和优化。
**二、Simulink****Simulink**是MATLAB的一个模块,是一个基于图形的仿真环境,用于建模、仿真和分析动态系统。
它支持各种类型的动态系统,包括控制系统、信号处理、通信系统和机械系统。
**Simulink**的基本原理是利用其丰富的数学函数和模块来构建系统模型。
这些函数和模块代表了各种数学方程和算法,可以通过简单的拖放界面进行组织和配置。
通过这种方式,用户可以创建复杂的模型,并使用MATLAB的强大计算能力来分析和优化这些模型的行为。
当将**Simulink**与**carsim**结合使用时,工程师可以创建复杂的汽车动态模型,并使用**Simulink**进行建模和仿真,然后再将结果导入到**carsim**中进行进一步的车辆行为分析。
这种结合可以大大提高工程师的工作效率,并使他们能够更快地开发出高性能、安全可靠的汽车。
**三、应用**在汽车工程中,**carsim+Simulink**的组合被广泛应用于以下领域:1. 车辆动力学设计:工程师可以使用该组合来模拟和优化车辆的动力学性能,包括加速、制动、转向等行为。
2. 性能优化:通过仿真,工程师可以测试不同的设计变化,并找出最佳的设计方案,以提高车辆的性能和效率。
carsim常用函数CARSim是一款广泛应用于汽车工程领域的模拟软件,它提供了许多函数来帮助用户进行模型构建和仿真分析。
本篇文章将介绍CARSim 中常用的函数及其用法。
**1. 创建车辆模型**在CARSim中,可以使用`create_vehicle`函数来创建车辆模型。
该函数需要指定车辆的型号、驱动方式、质量等信息,并返回车辆模型的句柄。
示例代码:`vehicle_handle = create_vehicle('某型号车辆', '电动', 1000) `**2. 定义道路模型**使用`create_road`函数可以创建道路模型,该函数需要指定道路的长度、曲率、坡度等信息。
创建道路模型后,可以将其与车辆模型连接,以进行道路交通仿真。
示例代码:`road_handle = create_road(1000, 0.2, 5) `**3. 定义传感器模型**使用`add_sensor`函数可以添加传感器模型,用于监测车辆的速度、位置、加速度等信息。
该函数需要指定传感器的类型、位置、采样时间等参数。
示例代码:`add_sensor(车辆模型句柄, '速度传感器', [0, 10], 0.1)`**4. 定义控制器模型**使用`add_controller`函数可以添加控制器模型,用于控制车辆的加速、制动等行为。
该函数需要指定控制器的类型、参数等信息。
示例代码:`add_controller(车辆模型句柄, '电动控制器', '加速', 0.5)` **5. 进行仿真分析**使用`run`函数可以进行仿真分析,该函数需要指定仿真时间、步长等信息。
在仿真结束后,可以通过读取仿真结果文件来获取仿真数据。
示例代码:`run(仿真时间, 步长)`**6. 常用函数列表**以下是一些常用的CARSim函数及其简要说明:* `create_vehicle`: 创建车辆模型。
Carsim软件●图形化数据库该图形库包括图形用户界面(SGUI)和图形数据管理系统,是CarSim的主要界面,包括整车模型数据库、控制输入(速度、转向、制动、油门、驾驶员模型、路面信息)数据库、仿真设置(仿真起始时间、距离和仿真频率)数据库。
共有150多组数据库连在一起构成CarSim总的数据库,每一个数据库都是通过不同的界面显示,使得软件易于操作使用。
●车辆数学模型及求解器密歇根大学交通运输研究所(UMTRI)的MichaelSayers博士为汽车及其它多体系统开发了世界上最先进的自动代码生成器。
UMTRI用这种自动代码生成器一AutoSim一构建车辆动力学方程,能很快地创建新模型或扩展现有模型,满足实时及优化的需求:同时能通过更新AutoSim产生新的代码,以迅速满足新的接口及操作系统的需求。
由AutoSim生成的零误差代码支持高精度的数学模型并具有高效的并行运算效率,可大大减少出错的几率,加强软件运算的可靠性,并提高软件的计算速度。
VehicleSim求解器可以迅速求解AutoSim产生的车辆模型运动方程式、计算输出变量、进行频谱分析(spectrumanalyzer),同时求解器内嵌Simulink接口,结合精确数学车辆模型可实现快速的联合仿真。
●仿真动画显示器(SurfaceAnimator)通过动画模拟可显示每一时刻车辆的运行状态、车轮受力和车辆在不同环境(输入)下的动态响应。
新的动画软件SurfaceAnimator运用OpenGL技术,可表现出阴影路面,提供更快、更逼真的动画模拟效果,且易于输出到其它演示文档。
●绘图器(WindowsEngineeringPlotter)可以选择输出某些特性参数随时间或另一特性参数变化的曲线,能产生超过500组变量的仿真曲线,也可生成来自不同车辆模型数据库的仿真对比曲线,或将数据结果输出至其它的软件,如MATLAB、Excel。
与许多面向结构建模的动力学软件如MSC.ADAMS、Altair.MotionView不同,CarSim具有面向参数建模的特点。
因此,建立模型不需要定义各部件具体的结构形式(如悬架布置形式、弹簧长度以及安装角度等),而只需要定义各部件所体现性能的相关参数(比如悬架的K&C特性、弹簧的刚度曲线等)。
这样使用者就能够剥离结构而直接以各部件性能参数为导向分析车辆性能,这对于指导底盘的开发及改进有重大意义。
使用者可以在设计阶段借助CarSim探求各个部件的理想性能,把握大的方向,然后经过层层细化,对各零部件的设计提出具体的要求。
Carsim整车动力学建模方法CarSim是一款参数化面向总成特性的车辆动力学仿真软件,软件结合了传统的车辆动力学与现代的多体动力学建模方法,用户不需要根据车辆系统的具体结构进行实体建模,但是建模需要大量的试验数据为基础,且数据的准确性直接决定了所建整车模型与实际车辆的匹配程度。
这里的实验数据是指反映各部件的性能参数或曲线,例如,在对转向系统进行建模时,需要的不是转向系统的结构数据(例如布置形式、转向节和横拉杆位置等),而是转向系统的运动学特性、弹性运动学特性、轴转向特性等的特性参数。
它们可以通过实际车辆的零部件试验测得,也可以通过ADAMS等软件建立面向结构的动力学模型,然后进行相关部件的仿真试验得到。
此建模方法可在一定程度上避免实体建模所带来的误差,使模型特性与实际车辆特性非常接近。
CarSim软件将车辆进行抽象简化为10部分:1个车体部分、4个簧下质量部分、4个旋转车轮部分和1个发动机曲轴部分,如图2.3所示。
简化后的模型包括27个自由度:3个簧载质量的移动自由度(x,Y,z)、3个簧载质量的转动自由度(X,Y,Z)、4个非簧载质量自由度、4个车轮旋转自由度、1个传动系旋转自由度、8个轮胎瞬态特性自由度和4个制动压力自由度。
具体来说CarSim车辆模型包括车体、空气动力学、传动总成、制动系、转向系、轮胎和悬架等七大子系统的特性7大系统2.1车体 sprung mass from whole vehicle该部分定义了车体尺寸参数和质量及转动惯量信息。
具体参数包括车身长宽高、轴距、轮距、质心高度、四轮负载、簧下质量信息、整车转动惯量等等。
其中质心高度和转动惯量可通过试验测得,常用的试验方法有力矩平衡法、摇摆法和侧倾法三种。
为描述车身在任一时刻的运动状态,必须先定义车辆主坐标系和车体质心坐标系。
由于整车的各种载荷都是通过固结与车身的主坐标系定义的,因而主坐标系的位置对于车辆来说必须是确定的。
车辆主坐标系按右手直角坐标系来定义,且与车辆一起运动,车辆坐标系原点位于车辆纵向对称面与前轴左右轮心连线的交点在地面的投影点处,X轴作用于车辆前进方向,向前为正,Z轴作用于铅锤(垂直)方向,向上为正,Y轴由右手螺旋原则确定。
车体质心坐标系原点位于车体质心,x轴作用于汽车前进方向,向前为正,z轴作用于铅锤(垂直)方向,向上为正.Y轴由右手螺旋原则确定。
车身是构成车辆的重要组成部分,也是整车动力学重点研究的对象。
针对这一特点,建立6自由度(其中三个用来描述车身质心的位置,另外三个描述车身的姿态)车身动力学模型,可以比较全面地表达瞬时的车身运动状态。
2.2空气动力学 Aerodynamics2.2.1空气动力学参考点及其描述汽车在风压中心处只受三个方向的气动力,没有气动力矩,为了便于分析受力和建立动力学方程,往往要把气动力加到质心位置,因而质心处会附加三个气动力矩。
而实际上风压中心也难以得到,常常人为规定空气动力学参考点,最后通过数学及力学原理转换到车辆质心位置。
为描述空气动力学,首先要定义车辆坐标系,如图2.6所示。
空气动力学参考点是用于定义空气动力作用的点,即将气流和车辆之间产生的力和力矩在该点描述,其位置通过车辆坐标系来描述。
在不同的空气动力学参考点处,获得的汽车空气动力学特性曲线是不同的,如图2.7所示。
按照SAE的规定,通常将空气动力学参考点定义为在地面上轮距和参考长度的中间位置。
2.2.2空气对汽车作用的力与力矩汽车在高速行驶时,空气作用力对其行驶稳定性有很大影响。
主要体现空气阻力使轮胎纵向切力发生变化以及空气侧向力、横摆力矩和侧倾力矩直接作用于车身,使汽车受力状态发生变化,影响汽车的稳定性。
空气动力学对汽车的六个作用力分量均要考虑,空气动力学参考点处的力和力矩为式中,Fx一迎风阻力;%∽)一空气阻力系数;Fy一侧向力;%∽)一侧向力系数;Fz一升力;%够)一升力系数;Mx一侧倾力矩;%∽)一侧倾力矩系数;My一俯仰力矩;%一俯仰力矩系数;Mz一横摆力矩;%∽)一横摆力矩系数;beita一空气动力风向角,车辆X轴在车辆平面x—y上的轨迹与车辆上某指定点合成空气运动向量之间的夹角;P一空气密度;A一车辆的前端面积,包括轮胎和车身底部零件的正投影面积;L一车辆轴距,作为空气动力力矩系数基础的特征长度;Vw一车辆相对速度。
如图2.7所示,空气动力风向角和车辆相对速度分别为式中,V——汽车行驶速度;∞一空气速度;oumiga——空气速度输入角;beita ——汽车行驶方向与纵轴线的夹角。
2.3轮胎 tiresCarSim软件中轮胎模型包括内部轮胎模型和外接轮胎模型以及Pacejka轮胎模型。
建模时,使用软件内置轮胎模型。
需要轮胎几何与惯性参数、轮胎力与力矩特性参数和其它参数。
轮胎几何参数,是指轮胎有效滚动半径、自由半径和轮胎宽度;轮胎惯性参数,是指轮胎转动惯量。
轮胎力与力矩特性,是指轮胎纵向力与纵向滑移率关系、侧向力与侧偏角关系、回正力矩与侧偏角关系,还有外倾推力系数与垂直载荷关系。
外倾推力系数,是指轮胎侧向力对外倾角的变化率。
轮胎力与力矩特性参数,与轮胎垂直载荷有关,不同的垂直载荷需要不同曲线描述。
描述轮胎还需要轮胎垂直力特性、轮胎滚动阻力特性、轮胎动态特性。
轮胎垂直力特性,包括垂直刚度和最大允许垂直力。
垂直刚度成线性时,使用一个系数描述,成非线性时,使用垂直力与压缩变形曲线描述。
轮胎滚动阻力特性,使用两个系数描述,分别为与速度无关的滚动阻力系数和与速度有关的滚动阻力速度系数,这两参数用于计算轮胎的滚动阻力矩,即轮胎动态特性,包括纵向松弛长度、侧向松弛长度以及侧向松弛不起作用的车速。
纵向松弛长度,是指轮胎从开始滑动到纵向力达到最大值所对应的轮胎纵向位移的1/3;侧向松弛长度,是指轮胎侧偏产生的侧向力达到最大值时轮胎侧向位移的 1/3。
2.4 转向系 steering systemCarsim车辆模型的转向受两部分特性的影响:一部分是悬架K&C特性,另一部分是转向系特性。
总的转向效应由这两部分复合叠加而成,本节介绍单独介绍转向系的影响。
Carsim转向系界面如图2一9所示,主要包括转向系运动学特性(Knematics,简称转向K特性)和弹性运动学特性(Compliance,简称转向C特性)。
Carsim模型将转向C特性和K特性分别考虑,然后综合计算对转向轮转角的影响。
Carsim转向系模型如图2一9所示。
方框表示转向系运动学特性,包括两部分:第一是方向盘转角与转向器输出的比值 (GearRadio);第二部分是转向器输出与车轮转角的关系曲线。
这两部分相乘即为转向系角传动比曲线。
转向运动学特性由转向系角传动比试验测得,可将 GearRadin设为1,而将转向系角传动比的试验结果直接输入运动学的第二部分。
转向弹性运动学特性的含义是左右车轮受转向力矩作用时,由于转向系弹性所引起的车轮转角的变化。
建模时,转向系统采用齿轮齿条式转向器,转向系统的转向原理,如图 2.13 所示。
建模过程中,需要转向系统的转向参数、转向特性参数和主销定位参数。
转向系统转向参数,包括转向柱转动惯量、系统转动惯量、转向柱管阻尼、转向器阻尼、转向柱管迟滞力矩、转向柱管滞后角和低速滞后角。
转向柱转动惯量,是指转向盘转动惯量、转向柱管转动惯量、中间转向轴转动惯量和转向输入轴转动惯量之和。
系统转动惯量,是指转向器转动惯量、转向连杆转动惯量之和。
转向柱管迟滞力矩,是指在只转动转向柱管时,向左转与向右转相同角度力矩差值的一半。
转向柱管滞后角,是指当转向方向反向时,转向力矩从一极限值变到另一极限值所需要的角度。
低速滞后角,是指低速转向时,附加转向阻力距的相对滞后角度。
转向系统转向特性,包括转向运动学特性、转向弹性运动学特性和附加转向阻力矩特性。
转向运动学特性,是指转向盘转角与车轮地面转角之间关系,包括两部分:第一部分是转向器传动关系;第二部分是转向器输出与车轮地面转角之间关系。
对于齿轮齿条式转向器,转向器传动关系,是指齿轮角度与齿条位移之间的关系,当为常传动比关系时,用一个常数表示,当为变传动比关系时,用一条曲线表示。