基于DirectX的汽车动力学模型研究

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4X4汽车动力学建模分析研究

4X4汽车动力学建模分析研究
e q u  ̄i o n s . T h e r a n d o m e x c i t a t i o n c o h e r e n c e un f c t i o n o f 4 wh e e l s nd a t h e p o we r s p e c t r u m ma t r i x we r e r e s e rc a h e d f o r t h e mo d e l
Ab s t r a c t
T h e n o n l i n e r a d y n a mi c mo d e l i n g o f 4 X4 v e h i c l e wa s r e s e rc a h e d i n t h i s a r t i c l e , t h e ma s s , d a mp i n g a n d s t i f n e s s ma ri t c e s we r e d e d u c e d t h r o u g h t h e l a g r a n g e t h e o r e m.On t h e o he t r ,t he mo d e l t r a ns f e r f u n c t i o n wa s g o t b y f o u r i e r t r a n s f o r m o f d i f f e r e n t i a l
S c i e n t i f i c J o u r n a l o f Co n t r o l En g i n e e r i n g J u n e 2 0 1 3 , Vo l u me 3 I s s u e 3 , P P . 2 0 6 - 2 1 2
K e y w o r d s : V e h i c l e D y n a m i c s ; R a n d o mE x c i t a t i o n ; P o w e r S p e c t r a l De n s i t y ; Ac c e l e r a t i o n o fV i b r a t i o n

汽车车辆动力学建模与仿真研究

汽车车辆动力学建模与仿真研究

汽车车辆动力学建模与仿真研究汽车车辆动力学是汽车工程的重要学科之一,其研究内容包括车辆运动、悬挂、转向、制动、驱动等方面。

为了更好地理解汽车动力学,进行科学的研究与优化,需要对汽车车辆动力学进行建模与仿真。

一、汽车车辆动力学建模汽车车辆动力学建模是指将汽车运动过程中的各个因素用数学模型表示出来,以便在计算机上进行仿真和分析。

1. 车辆模型车辆模型是汽车车辆动力学建模的基础,主要分为自由度模型和多体模型两种。

自由度模型通常包括垂直运动、横向运动和纵向运动三个自由度,其建模基于牛顿第二定律,包括了车辆的悬挂系统、车轮力、刹车等因素。

多体模型是指以整个车辆为一个多体系统进行建模,除了考虑车辆受力、受扭等因素外,还需要考虑车辆的刚度、弹性等因素。

2. 动力系统模型动力系统模型指的是发动机、变速器、传动系等部分的建模,主要用于模拟车辆行驶过程中的速度、加速度和所需的扭矩等参数。

这些参数可以帮助分析车辆的加速和制动性能,以及制定优化策略。

3. 环境模型环境模型包括路面状态、气象条件等因素,通过对这些因素的建模,可以更好地帮助预测车辆的行驶状态和性能。

例如,模拟不同路面条件下车辆的制动距离、转向响应和行驶稳定性等。

二、汽车车辆动力学仿真汽车车辆动力学仿真是通过计算机程序对汽车运动过程进行模拟,以评估汽车的性能、预测其行为并进行优化设计。

1. 动力学仿真动力学仿真主要用于分析车辆加速、制动和转向等性能。

通过仿真可以模拟不同车速下车辆的加速和制动距离、不同路面条件下车辆的制动力和转向响应等因素,从而得出优化设计的方案。

2. 悬挂系统仿真悬挂系统的仿真主要用于分析车辆在不同路面条件下的行驶稳定性和舒适性。

通过对悬挂系统进行仿真,可以预测不同路面下车辆的摇摆情况、平顺性能以及行驶性能等参数,为改进车辆悬挂系统提供设计方案。

3. 转向仿真转向仿真主要用于分析车辆在快速转向和超车等情况下的转向响应和稳定性。

通过对车辆转向系统的建模和仿真,可以分析车辆的稳定性、刹车距离和抓地力等因素,为设计更有效的转向系统提供方案。

基于MATLAB的汽车动力性仿真实验

基于MATLAB的汽车动力性仿真实验

基于MATLAB的汽车动力性仿真实验【摘要】文章从车辆动力学的角度建立了汽车动力性数学模型,用MATLAB编程,对某轻型货车的动力性能参数进行计算并仿真出其驱动力-行驶阻力平衡图、行驶加速度及加速度倒数曲线图,计算出该轻型货车的最高车速及II档起步加速到70km/h所需的时间,为研究该型载货汽车的动力性能提供了很好的依据。

【关键词】MATLAB;轻型货车;动力性能;仿真一、前言汽车动力性是评价汽车性能的重要指标,通常用汽车的最高车速、加速时间和最大爬坡度来评定。

绘出汽车驱动力-行驶阻力平衡图和汽车加速度曲线图是求出最高车速、加速时间和最大爬坡度的前提,本文通过MATLAB仿真求出实验用轻型货车的动力性指标,使其参数指标优化轻型货车的动力性匹配实验。

二、实验用轻载货汽车本实验用使用的汽车是福田轻型厢式货车。

其主要的技术参数见表1。

变速器传动比数据见表2。

三、建立汽车动力性数学模型1.发动机的外特性利用FZD发动机综合实验台测出该型厢式货车汽车的外特性的功率与转矩曲线,利用多项式拟合求出发动机的转矩多项式,(1)式中,为发动机转矩();为发动机转速(r/min);系数可由曲线拟合中的最小二乘法来确定;k取4。

求得:发动机最低转速=600r/min,最高转速=4000r/min2.汽车行驶方程的建立及计算模型汽车行驶时的一般方程式为:式中:分别是驱动力、滚动阻力、空气阻力、坡度阻力和加速阻力;为发动机转矩;分别为变速器传动比、主减速器传动比;为传动系机械效率;为滚动阻力系数;为空气阻力系数;A为迎风面积;为车速;为道路坡度;为汽车旋转质量换算系数;分别为汽车质量、行驶加速度。

不考虑坡度阻力和加速阻力时,方程(2)变为:(3)可得最高车速:(4)不考虑坡度阻力由汽车行驶方程可得加速时间:(5)由动力学可知:(6)汽车等速行驶时得到最大坡度:四、仿真过程1.汽车汽车驱动力-行驶阻力平衡图仿真编写程序在MATLAB中做出汽车驱动力-行驶阻力平衡图,图1。

面向对象的汽车动力传动系统模型库建立与性能计算

面向对象的汽车动力传动系统模型库建立与性能计算

面向对象的汽车动力传动系统模型库建立与性能计算摘要:随着计算机仿真技术、对象建模理论以及软件工程的不断发展,使得这些技术在解决交通领域内的问题的应用方面日益广泛和深入。

仿真技术为进行车辆的动力学性能仿真提供了有力的工具。

以往在研究车辆动力学模型时,多是就动力学的某部分模型或过程进行研究,并且在开发模拟程序时,多使用过程式的建模和编程方法,使得建立的模型条理不够清晰,编制的程序可读性和易维护性不高。

因此,针对这种情况,木文提出用面向对象的建模和编程方法。

在本文中,首先根据面向对象的建模理论,将车辆动力学运动学系统初步划分为发动机、传动系、制动系、转向系、车轮、悬架和车身7个对象,并分别分析了各对象所包含的属性和操作。

然后,在此基础上,分别建立各个郊分的数学模型,构造了一个8自由度的整车动力学模型: 该程序可以对模型进行比较、校验,并按一定的规则合成整车模型,可用来模拟车辆的运动情况,具有一定的实用价值。

关键词:仿真;面向对象建模理论;车辆动力学Object oriented modeling and performance calculation of automotivepowertrain systemAbstract:with the continuous development of computer simulation technology, object oriented modeling theory and software engineering, the application of these techniques in solving traffic problems more and more extensive. The simulation technology provides a powerful tool for the simulation of dynamic performance of the vehicle.In the past, dynamic model of the vehicle, much of one model or process dynamics, and in the development of a simulation program, using modeling and programming method of the model establishment of the organization is not clear, the program readability and Yi Wei support is not high. Therefore, in view of this situation, this paper puts forward modeling and object oriented programming method.In this paper, according to the theory of object oriented modeling, the preliminary classification of vehicle dynamics and kinematics system for engine, transmission, brake system, steering system, wheel, suspension and body of 7 objects, and analyzes the properties and operation of the contained objects. Then, on this basis, the mathematical model is established. The suburb, to construct a 8 degree of freedom vehicle dynamics model: the program can be compared to the model verification, and according to certain rules of synthetic vehicle model can be used to simulate the movement of the vehicle, has a certain practical value.Keywords:simulation, object-oriented modeling theory, vehicle dynamics目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)1概述 (1)1.1引言 (1)1.2课题的提出及研究的内容 (1)1.2.1课题的提出 (1)1.2.2本文研究的主要内容 (2)1.3课题的研究意义 (2)2 面向对象的建模理论 (4)2.1 面向对象的概念 (4)2.2 面向对象的基本特性 (4)2.3 面向对象的系统分析设计 (4)2.3.1 面向对象的系统分析 (4)2.3.2 面向对象系统建模 (4)2.4面向对象建模技术的优点 (5)3 车辆动力学系统的对象分析及数学建模 (7)3.1 数学建模方法 (7)3.1.1 数学模型的概念 (7)3.1.2 数学建模方法 (7)3.1.3 数学建模的一般步骤 (8)3.2 车辆动力学系统概述 (9)3.3 车辆动力学系统对象的确定与分析 (10)3.3.1 车辆动力学系统的构成 (10)3.3.2车辆动力学系统对象的确定 (11)3.4 车辆动力学对象数学模型建立 (17)4 汽车动力性计算及总体设计 (24)4.1 动力性能计算 (24)4.1.1 驱动力计算 (24)4.1.2 动力因数计算 (25)4.1.3 爬坡度的计算 (26)4.1.4 加速度倒数的计算 (28)4.2 整车总布置图 (29)5 总结 (31)参考文献 (32)致谢 (33)1 概述1.1引言自从人类进入汽车时代以来,汽车的保有量一直不断增加,由于交通设施状况不完善和交通管理水平较低,导致之通事故的不断增加,交通环境的污染加剧,日益影响人们的生活和工乍环境。

TesisDYNAware_基于Matlab__Simulink的车辆动力学

TesisDYNAware_基于Matlab__Simulink的车辆动力学

该软件为广大客户提供了友好的用户 界 面 , 其 操 作 简 便 , 学;并 且 该 软 使 易 件根据实际应用的需要, 断的升级 不 和扩充功能, 研发工程师提供了有 为 力的支持。 2. Tesis DYNAware软件配置 Tesis DYNAware涵盖了车辆模型 所有组件与运行环境的模型, 据整 根 车的结构组成和研究对象不同, 个 整 软 件 由 三 个 独 立 的 部 分 组 成:高 精 度 的 发 动 机 动 力 学 模 型 en-DYNA) 车 ( , 辆动力学模型 (ve-DYNA ) 以及液压制 动 系 统 模 型( B r a k e H y d r a u l i c s Library)这些模型都以计算性能为指 。 标进行了优化。
( 1) en-DYNA en-DYNA提 供 了 内 燃 机 的 实 时 仿 真模型。 要应用于发动机硬件在回 主 路仿真, 以对控制单元进行测试; 又可 以通过离线仿真进行控制算法开发和 测试, 并对发动机性能进行分析等。 发动机模型是全参数模型, 户 用 可以导入自己试验所得数据进行预处 理, 出发动机特性参数如节气门参 得 数、 最佳点火角等, 从而将模型改造成 与实际的发动机结构和燃烧过程相符 的模型。 该 模 型包含了组 成发动机系 统所必须的 所有组件的 模型。 发 如 动机本体模
图4 车辆制动系统仿真模型
( 2) ve-DYNA ve-DYNA是 车 辆 动 力 学 实 时 仿 真 模型, 主要应用于汽车性能分析, 车辆 动力学、 部件控制单元测试, 控制算法 开发与测试, 时和离线研究使用的 实 快速车辆动力学仿真软件。 模型由高精度的车辆模型、 维 三 路面模型、 种操纵控制行为模型以 多 及虚拟驾驶员模型组成。 完全非线性、 参数化的高精度车辆动力学模型主要 包 括 以 下 部 分:底 盘( 包 括 车 身 和 车 桥) 前后桥的运动学关系、 、 转向系统、 传 动 系 统 、发 动 机 、变 速 器 和 轮 胎 模 型。 辆模型自由度总数与车辆的类 车 型和在配置阶段选取的悬架类型有关。 ve-DYNA道 路 模 型 充 分 考 虑 了 与 每个轮胎接触的道路的几何和表面特 征, 提供了完全的三维道路模型, 用户 可以定义各种路面模型。 ve-DYNA 驾 驶员模型可以定义纵向和横向动力学 的开环控制和简单的闭环控制的控制 器, 样可以定义车辆的任意行驶方 这 式, 对控制器进行测试。 ve-DYNA为 用 户 提 供 了 车 辆 动 力 学、 线性、 配置的标准仿真模型, 非 可 在此之外, 还提供了扩展包, 进一步扩 大的仿真的应用范围。 1) Truck Extension: 定义了第二 后轴, 胎, 由体, 动机体和扭转 双 自 发 弹性车体模型。 2) Advanced Road & Advanced

基于模拟驾驶系统的动力学仿真模型分析与构建

基于模拟驾驶系统的动力学仿真模型分析与构建

基于模拟驾驶系统的动力学仿真模型分析与构建汽车动力学模型在模拟驾驶系统中的作用很大,它可以给学员提供有如真实驾车的感觉,要达到逼真的视景仿真和操纵仿真结果,就需要建立仿真模型并对模型进行仿真实验。

分析介绍了在设计基于虚拟现实技术的汽车模拟驾驶系统中进行动力学分析和仿真所需建立的相关动力学模型。

标签:虚拟现实;汽车模拟驾驶;汽车动力学;模型;仿真1 引言开发汽车模拟驾驶系统具有重大的社会效益和经济效益。

它可取代驾驶培训中学员实车训练中的部分科目和内容以及研究道路行驶的安全状况,有利于驾驶培训正规化、科学化和规范化,减少交通事故的发生率,并具有节能、安全、经济、高效等优点。

在汽车模拟驾驶系统的开发中,为了尽量达到实车的驾驶效果,则利用计算机技术、控制技术和声像技术来模拟汽车驾驶及其行驶环境,所以需要建立逼真的仿真模型。

模拟驾驶系统中要求仿真的内容很多,而建立并实现汽车模拟驾驶的汽车动力学模型是研制汽车模拟驾驶系统的前提。

要做好汽车动力学仿真,建立正确的动力学模型是关键。

笔者在汽车模拟驾驶系统研究过程中,基于汽车动力学知识和计算机控制技术,采用动力学和运动学分析方法对汽车所受的力进行研究,将得出的动力学数学模型通过实验建模用于汽车模拟驾驶系统的仿真,开发了适合我国交通国情和道路状况的汽车模拟驾驶系统。

此系统主要通过模拟驾驶舱和计算机生成汽车行驶过程中虚拟的视景、音响等驾驶环境,将仿真的实验数据发送给视景计算机,驱动视景变化,视景计算机对车辆运动进行碰撞检测,将碰撞结果反馈给主机进行所受外力的计算,将计算结果以脉冲信号的形式发送给下位机,下位机通过电机控制模拟驾驶座椅摇动及振动来达到模拟驾驶的效果。

下面仅就动力学仿真方面内容进行论述。

2 汽车运行状态的受力分析汽车在行驶过程中,不仅受发动机驱动力影响,还要克服各种阻力等,而汽车的动力性又是汽车各种性能中最基本、最重要的一种性能,要建立汽车模拟驾驶系统的动力学模型需应用计算机对汽车的动力学性能进行模拟仿真,最关键的问题就在于计算是否与实际情况相符合。

基于DirectX的汽车虚拟实验场的建立

基于DirectX的汽车虚拟实验场的建立

基 于 D rcX 的汽 车 虚 拟 实验 场 的建 立 iet
王其东 阳 凤生
( 合肥工业大学机械与汽车工程学院 安徽 合肥 2 0 0 3 09)


虚拟实验 中, 立一个 三维实验场 是整 个仿 真的基础 , 建 而建 一个优秀 的三维 实验场 则能使整 个仿 真更加真实。介绍 了一
Ab t a t sr c I i a b sc t u l DM ln n v h ce vr a e p rme t a d a vvd pa tc n b n Sa b t r f c. x eln e h t s a i o b i a3 d p a t e il it l x ei n , n ii ln a r gU et f t An e c l ttc — i u i eae e
ESTABLI SHM ENT F VEH I o CLE RTUAL VI EXPERI ENT M PLANT BAS ED oN r c X Di e t
WagQd n Y n egh n n i g a gF n se g o
( colfMe a i n uo oi n i ei He i nvrt o ehooy Hfi 3 0 9A h iC i Sho o c ns a dA tm bl E gn r g, f i sy fTcnl , e 0 0 ,n u, hn h m e e n e U e i g e2 a)
硬 件功 能 的快 速 访 问 , 还是 Drc D 它 i t e3 的基础 , Drc 的程 序 中 , 必 不 可 在 i t eX 是
少的; ’ 图 Dr ic eX的结 构
计算机进行工程数据处理 的方式 , 尤其在 需要对 大量抽 象数据

一种车辆动力学数据驱动建模方法[发明专利]

一种车辆动力学数据驱动建模方法[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010643680.4(22)申请日 2020.07.07(71)申请人 中国人民解放军国防科技大学地址 410000 湖南省长沙市开福区德雅路109号(72)发明人 张兴龙 徐昕 肖永前 方强 周星 刘学卿 刘嘉航 尹昕 刘秋铮 (74)专利代理机构 广州市红荔专利代理有限公司 44214代理人 胡昌国(51)Int.Cl.G06F 30/15(2020.01)G06F 30/27(2020.01)(54)发明名称一种车辆动力学数据驱动建模方法(57)摘要本发明公开了一种车辆动力学数据驱动建模方法,该车辆动力学数据驱动建模方建模方法包括步骤:采集待建模车辆的状态量信息;设计Deep EDMD网络结构,使用Deep EDMD网络逼近Koopman算子,将强耦合非线性的车辆动力学模型进行线性逼近,得出待建模车辆的实验结果数据;将采集的状态量信息与得出的实验结果数据进行对比,绘制实验结果对比图。

本发明提供的车辆动力学数据驱动建模方法,可以在逼近Koopman算子时,升维函数无需手动设置;车辆动力学模型逼近效果好、自适应性高、解释性强。

权利要求书1页 说明书7页 附图6页CN 111898199 A 2020.11.06C N 111898199A1.一种车辆动力学数据驱动建模方法,其特征在于,包括以下步骤:采集待建模车辆的状态量信息;设计Deep EDMD网络结构,使用Deep EDMD网络逼近Koopman算子,将强耦合非线性的车辆动力学模型进行线性逼近,得出待建模车辆的实验结果数据;将采集的所述状态量信息与得出的所述实验结果数据进行对比,绘制实验结果对比图。

2.如权利要求1所述的车辆动力学数据驱动建模方法,其特征在于,所述采集待建模车辆的状态量的步骤包括:通过CarSim和Simulink联合仿真设计实验随机采集待建模车辆的状态量信息。

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Ab t a t hs p p rp e e t o rh n i e v h ce mo e o u o b l mu ae r i g b s d o ie t Te h o o is s c sr c :T i a e rs n sa c mp e e sv e i l d lfr a t mo i e l td d v n a e n D r cX. c n l ge u h e i a d l g a d i lt n、 r cX n o l in e e t n e e t se i t e u l i g o iu l u o b l mu ae d ii g s mo ei n smu ai Di t a d c l so d t ci w r e td n h b i n f v s a n o e i o d a t mo i e lt d r n e v smu ai n mo e . h i o tn s a r a i i l t n mo e 、er i ee t n a t mei i lt d 1 T e ma n c ne ti e lt o me smu ai d l t r n d tc i r h t o a o i c、t e sr t g fs ei g c nr la d h t e o t rn o t n a y e o lg c l si t n o h f c a g r3 e v r n n p l a in o i a t e ma i fs i h n e f D n io me t p i t . o t o a c o
汽车驾驶模拟系统中要求仿真的内容很多其序与硬件间坚实可靠的接口操作减少对硬件的设中汽车动力学操纵模型的建立是一项非常重要的内通软置并能体现硬件优越性能
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20 0 7年第 4期
农 业装 备与 车辆 工程
A R C L U ALE UP N G IU T R Q IME T& V H C EE G N E I G E IL N IE RN
Ke o d : r cX;smua in;e lt d d i i g i u 1 e l y u o b l y W r s Die t i lt o mu a e rvn ;vr a a i ;a t mo i t r t e
0 引 言
把 虚拟 现 实技 术 应 用 于汽 车 驾驶 模 拟 系 统 中 , 实 现汽车 驾驶 的虚 拟训 练 , 而可 以体 验 、 识 和学 从 认 习现实世 界 中 的汽 车驾 驶 。基 于虚拟 现实 技术 的汽
应 用程 序可 以直 接访 问计算 机 的硬件 。 i cX组 件 Dr t e 构 成 及其 与 Wi3 n2的关 系 见 图 1 示 。DrcX下 所 i t e 面有两 个层 面 , 别是 硬件 模拟层 和 硬件抽 象层 。 分 通
过上述组件的协同工作 ,就可以开发出 3 D多媒体 仿真系统。 使 用 DrcX, 件开 发者 便可 得 益于 与开 发 的 i t 软 e
2 S h o o c a i l n ier g S a d n nv r t o e h o g , io 5 0 9 C ia .c ol f Me h nc g e n , h n o gU ie i f c n l y Zb 5 4 hn ) aE n i s y T o 2
Th t d fAu o e S u y o t mo i b l Em u a e i i g S mu a i n M o e s d o r e X e l t d Drv n i l to dC A h n,I u -in, I G X WA G L n -i g, H I a J a S AO X e j WAN h -e g, AN in y e a G S u fn G G X a — u
( . c o l f rn p r t na dVe il gn e n 。 h n o gUnv ri f e h ooy, io2 5 9C ia 1 S h o a s ot i n hceEn ie r g S a d n iest o c n lg Zb 5 0 hn ; oT ao i y T 4
硬件无 关性 . 能直接 访 问操作 硬件 。 还 其提 供 应用程 序与硬 件 间坚 实可靠 的接 口操作 ,减少对 硬 件 的设 置并 能体 现硬 件优越 性能 。 过这些 接 口, 件开发 通 软
摘要 : 绍 了一种基 于 Di c 介 rt e X技术的汽车模拟 驾驶仿 真操纵模型 ,对建模与仿真、 rcX及碰撞检测等技术在汽 Di t e
车模拟 驾驶操 纵模型 方面的应 用进 行 了探 索与尝试 , 重点介 绍 了汽 车在 3 并 D环境 下的 实时数字仿真模型 、 地形检 测算法、 汽车转向控制策略 以及换挡过程 的逻辑判 断。 关键词 : rc 仿真 ; Di t e X; 模拟驾驶 ; 虚拟现 实; 汽车 中图分类号 : 6 . U4 11 文献标识码 : A 文章编号 :6 3 34 (0 7 0 — 0 0 0 17 — 12 2 0 ) 0 1— 3 4
No 4 0 7 . 2 o
( 总第 19 ) 8期
( oal 1 9 Tt y 8 ) l
【 设计与研究 】
基于 D rcX 的汽 车动力学模型研 究 木 i t e
荆 旭 , 王龙江 , 山 焦学键 , 柴 , 王树凤 刚宪约 ,
(. 1 山东理工大学 交通与车辆工程学院 , 山东 淄博 2 5 4 ;2 山东理工大学 机械 工程学 院 , 50 9 . 山东 淄博 2 5 9 50 ) 4
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