Vi-CarrealTime软件资料Modelconceptandtheory

©VI-grade.Allrightsreserved.2007-2013VI-CarRealTimeTraining概念与理论车辆模型前悬架为独立悬架后悬架为独立悬架或非独立悬架簧载质量(等同于车身):Rigid(1body,6DOF)Compliant(2bodies,12DOF)轮毂自由度:2DOF（相对于车身的位移与转动）轮胎自由度:2auxiliarystates输入信号:145输出信号:986tkHrcyzLFrontviewW0RFWCRFW0LFWCLFW0RRWCRRW0LRWCLRyzxLwbHwc,rHwc,fxzSideviewDirectionofsuspensiontravel车辆模型四轮车辆:一共14个自由度5刚体:-1个车身(簧载质量)-4个车轮(非簧载质量)悬架系统不存在任何杆件与·衬套转向系统不存在方向盘与转向齿条悬架与转向系统的特性通过K&C曲线定义，在求解时，通过查表（数据经过拟合处理，已提升运算速度）Unsprungmass车辆模型制动与传动系统子系统通过一系列的微分与数学公式来描述车身支持柔性车身（最多6和自由度，将车身分为2各部分，2部分之间存在6各自由度的弹性）Thevehiclemodelisdescribedintermsofcommandsandfunctionsinasymbolicmanipulatortailoredforderivingmultibodyequationsandacodegenerator.Giventhemodeldescription,itoutputsCcodeforasimulationprogramfortheparticularmodelthatisdescribed.Parametersforthemodel(forexample,wheelbase,springstiffness,etc.)canbechangedatruntimeandarepassedinbyinputfiles.车辆模型可以胜任实时仿真，当然这取决于计算机的运算性能。这一特性使得VI-CRT可以用于HIL仿真与驾驶模拟器。因为出色的计算速度，VI-CRT还可以用于控制策略的设计，同时可以用于大规模优化。坐标系全局坐标系如左图，N0点所示，x，y，z三个方向与初始的车身坐标系系一致车身坐标系整车坐标系的原点位于左前与右前两轮的接地点的连线的中心处车身坐标系与ISO坐标系一致，X指向车头，Y指向车的左侧，Z指向天空车身坐标系用于定义车辆的质心的位置，附加质量的位置，空气阻力，举升力的位置，驾驶员位置等。车轮坐标系(用于悬架特性的定义)车轮的轮心由x,y,z三个方向的坐标定义（左侧车轮与右侧车轮是的坐标系定义是同方向的），车轮姿态角的定义是与大地坐标系的定义是一致的。驾驶员坐标系原点定义在后轴的中点处（两后轮的轮心连线的中点），方向与车身坐标系一致X+forwardZ+verticalupY+left坐标系在获取信号时请仔细阅读帮助，对照坐标系VI-CarRealTime中的车辆模型的建模是依托文件系统定义的。文件统一使用xml格式保存，这些文件保存在system.tbl文件夹下。每一个车辆包含以下文件：单位车辆子系统列表:车身制动传动前悬架前悬架轮胎与轮毂后悬架后悬架轮胎与轮毂转向系统Modeldatabase在车辆模型中没有杆系与衬套的概念;车辆的姿态参数的计算通过查表进行。具体的是首先获取轮跳这一变量（轮跳成为函数的自变量），通过查表的方式确定处轮跳以外的的车轮位移与车轮旋转的姿态。独立悬架与非独立悬架的悬架运动学特性都可以建立，对于独立悬架而言，左轮与右轮的运动学特性就是左轮与右轮轮跳的函数。弹性运动学也被考虑到车轮的姿态参数中，这里的车辆姿态参数是轮跳与外部载荷的函数（例如在侧向力作用下，前束的变化），考虑到函数中的自变量是轮跳与负载两个量所以函数描绘的是一个3D曲线。悬架系统的概念近似（conceptualapproach）.悬架包括减振器，弹簧，限位块等在内的悬架部件，这些部件都会产生对车轮的力，这些力是通过如下方法计算的：计算弹簧等弹性阻尼元件的对车轮的杠杆比。对元件特性进行查表操作，查出元件的弹性或阻尼力。运用杠杆比计算出作用到车轮的等效的弹性或阻尼力悬架Dependencies输入量:轮跳量Pairedwheeltravel(就独立悬架而言)输出量:前束角外倾角抗点头角车轮纵向位移车轮侧向位移悬架运动学δsFsδeFe对于弹性元件而言，弹性力被认为直接作用于轮心，这与实际的弹性力有所不同，所以VI-CarrealTime引入杠杆比曲线来对弹性力进行近似处理。𝐹𝑠∙𝛿𝑠=𝐹𝑒∙𝛿𝑒𝐹𝑒=𝐹𝑠∙𝜹𝒔𝜹𝒆⇒杠杆比VI-CARReaTime使用概念近似的方法建立车辆模型中的弹性与阻尼元件如弹簧，减振器，限位块等。悬架轮距:在设计载荷下，左轮与右轮轮心的距离（在全局坐标系下Y的方向）轮心X向位移vs轮跳（左轮/右轮），车轮X向位移量是轮跳的函数轮心Y向位移vs轮跳（左轮/右轮），车轮y向位移量是轮跳的函数每一个查表曲线都是将轮跳作为自变量。车轮位置运动学悬架运动学Fordependentsuspensions(onlyrear)anextraindependentvariable(Z)inputsthepairedwheeljounce.车轮姿态角抗点头角:对车轮抗点头角，从侧向观察车轮，车辆顺时针为正，逆时针为负，车辆上跳时车轮前移为顺时针。车轮上跳时，车轮后移，相当于逆时针。前束角:前束角是车轮平面与车身XY平面的交线与车身纵向轴之间的夹角。如果车轮的前边缘向车身内侧收缩时，前束是正值。悬架运动学外倾角:车轮平面与车辆垂直轴的夹角，车轮平面与车身垂向轴的夹角。车轮上边缘向里面收缩，外倾角为正。Entity(e)Dependencies(f)前束角Fx(braking)Fx(traction)FyTzFz外倾角Fx(braking)Fx(traction)FyTzFz抗点头角Fx(braking)Fx(traction)FyTzFzY方向运动量Fx(braking)Fx(traction)FyTzFzX方向运动量Fx(braking)Fx(traction)FyTzFz悬架弹性运动学车轮姿态请注意X方向的运动量与抗点头角的关系车轮姿态悬架K&C特性对车轮姿态参数的影响（这些姿态量包括了轮距变化，轴距变化，前束，外倾，抗点头角）是通过叠加原则实现的。即最终的车辆姿态参数是由所有的单一工况的得到的车轮参数相加得到的，例如：当前前束角等于车轮的同向轮跳对应的前束角与C特性中的前束角相加得到。𝘀=𝘀𝑘+𝘀𝑓𝑛𝑖=1ε:最终悬架特性计算值(前束,抗点头角等.)εk:根据运动学曲线得到的特征量，这个数值包括了初始定位参数，主要是特性参数相对于轮跳的量。εf:根据弹性运动学曲线得到的特征量（根据负载查表得到）(Fx,Fy,Tzetc.)悬架弹性运动学Input:Fx(traction,braking)FyFzTz轮跳Output:Toe前束Camber外倾Sideviewangle抗制动点头Trackvariation轮距变化量Basevariation轴距变化量悬架弹性运动学自变量与因变量关系EntityDependenciesToe_LF(FX_tr_L,j)F(FX_br_L,j)F(FY_L,j)F(TZ_L,j)F(FX_tr_R,j)F(FX_br_R,j)F(FY_R,j)F(TZ_R,j)F(FZ_L)Camber_LF(FX_tr_L,j)F(FX_br_L,j)F(FY_L,j)F(TZ_L,j)F(FX_tr_R,j)F(FX_br_R,j)F(FY_R,j)F(TZ_R,j)F(FZ_L)SVA_LF(FX_tr_L,j)F(FX_br_L,j)F(FY_L,j)F(TZ_L,j)F(FX_tr_R,j)F(FX_br_R,j)F(FY_R,j)F(TZ_R,j)F(FZ_L)X_LF(FX_tr_L,j)F(FX_br_L,j)F(FY_L,j)F(TZ_L,j)F(FX_tr_R,j)F(FX_br_R,j)F(FY_R,j)F(TZ_R,j)F(FZ_L)Y_LF(FX_tr_L,j)F(FX_br_L,j)F(FY_L,j)F(TZ_L,j)F(FX_tr_R,j)F(FX_br_R,j)F(FY_R,j)F(TZ_R,j)F(FZ_L)Toe_RF(FX_tr_L,j)F(FX_br_L,j)F(FY_L,j)F(TZ_L,j)F(FX_tr_R,j)F(FX_br_R,j)F(FY_R,j)F(TZ_R,j)F(FZ_R)Camber_RF(FX_tr_L,j)F(FX_br_L,j)F(FY_L,j)F(TZ_L,j)F(FX_tr_R,j)F(FX_br_R,j)F(FY_R,j)F(TZ_R,j)F(FZ_R)SVA_RF(FX_tr_L,j)F(FX_br_L,j)F(FY_L,j)F(TZ_L,j)F(FX_tr_R,j)F(FX_br_R,j)F(FY_R,j)F(TZ_R,j)F(FZ_R)X_RF(FX_tr_L,j)F(FX_br_L,j)F(FY_L,j)F(TZ_L,j)F(FX_tr_R,j)F(FX_br_R,j)F(FY_R,j)F(TZ_R,j)F(FZ_R)Y_RF(FX_tr_L,j)F(FX_br_L,j)F(FY_L,j)F(TZ_L,j)F(FX_tr_R,j)F(FX_br_R,j)F(FY_R,j)F(TZ_R,j)F(FZ_R)InstancesDirectcompliance同向加载Crosscompliance在一边的车轮加载，观察另一边车轮的车轮姿态变化。Total90curves/axle车轮姿态参数悬架弹性运动学下表是说左侧车轮的姿态与左轮受到力与力矩有关，还与右轮受到的力与力矩有关（Fz除外）概念在一边的车轮加载，观察另一边车轮的车轮姿态变化。这就是cross的含义，比较简单的定义方式如下：Crosscompliance悬架弹性运动学这种K&C曲线的定义方式对半独立与非独立悬架非常有效，比较复杂的另一定义如下：Crosscompliance悬架弹性运动学左轮在下跳至最低点，右轮从最低点到最高点设定若干个位置，在右轮设定位置下，加载载荷，绘制曲线左轮在下跳至中间点，右轮从最低点到最高点设定若干个位置，在右轮设定位置下，加载载荷，绘制曲线左轮在上跳至最高点，右轮从最低点到最高点设定若干个位置，在右轮设定位置下，加载载荷，绘制曲线。这就是为什么存在cross_1cross_2cross_3甚至cross_4右轮同理进行绘制悬架悬架模型修正附加侧倾力矩（定义的都是附加力，是在其他力的叠加）AuxiliaryAnti-RollForce:左轮与右轮的附加力（自变量为预压缩量+一侧车轮的轮跳量）Auxiliaryverticalforce:拆去横向稳定杆后的附加垂向力。VI-CarRealTime16.2VehicleModelEnhancementsComplianceAdditionalloadcasesforsinglewheeltraveldependentcompliance悬架弹簧选项卡:Springs弹性元件弹簧1.对称性2.预载定义方式3.F弹簧的自由长度（变相定义了车身高度）4.弹簧属性5.杠杆比6.查看弹簧曲线6241536SuspensionComponentsBumpstops限位块1.对称性2.间隙3.杠杆比4.杠杆比曲线5.属性文件6.SplineData4Suspensionsubsystem