Trucksim汽車模型

1、1.TRUCKSIM動(dòng)力學(xué)模型TruckSim軟件是由美國(guó)機(jī)械仿真公司（MechanicalSimulationCorporation,簡(jiǎn)稱MSC,專門研究汽車動(dòng)力學(xué)軟件的專業(yè)公司）開(kāi)發(fā)的專為卡車、客車和掛車動(dòng)態(tài)仿真開(kāi)發(fā)的工業(yè)仿真軟件。TruckSim提供的車型種類幾乎涵蓋了世界上大部分卡車和客車。由丁軟件操作的方便性與仿也的實(shí)時(shí)性，使其成為許多汽車制造商及研發(fā)單位的有力工具，被廣泛地應(yīng)用丁現(xiàn)代汽車系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)TruckSim采用面向特性的參數(shù)化建模手段，用于仿真及分析輕型貨車、大客車、重型半掛車、重型卡車、多軸軍用汽車，其中包括具有雙輪、非對(duì)稱轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、多軸以及單個(gè)或多個(gè)拖車的情況等車輛，對(duì)駕

2、駛員操縱（轉(zhuǎn)向、制動(dòng)、加速）、3D路面及空氣動(dòng)力學(xué)輸入的響應(yīng)，主要用來(lái)預(yù)測(cè)和仿真汽車整車的操縱穩(wěn)定性、制動(dòng)性、平順性、動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。TruckSim軟件優(yōu)點(diǎn)：（1）使用方便Trucksim主要由圖形化數(shù)據(jù)庫(kù)、 車輛數(shù)學(xué)模型及求解器、 仿直動(dòng)血顯示器和繪圖器四部分組成。所有組成部分都由一個(gè)圖形用戶界面來(lái)控制。用戶通過(guò)點(diǎn)擊“RunMathModel”來(lái)進(jìn)行仿真。通過(guò)點(diǎn)擊“Animate”按鈕可以以三維動(dòng)畫形式觀察仿真的結(jié)果。點(diǎn)擊中l(wèi)ot”按鈕可以察看仿真結(jié)果曲線。很短的時(shí)間內(nèi)，你就可以掌握TruckSim的基本使用方法，完成一次簡(jiǎn)單仿真并觀察仿真結(jié)果:所要設(shè)置或調(diào)整的特性參數(shù)都可以在圖形界面上完

3、成。包括整車（二、三、四軸）模型數(shù)據(jù)庫(kù)、控制輸入（速度、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)、油門、駕駛員模型、路面信息）數(shù)據(jù)庫(kù)、仿真設(shè)置（仿真起始時(shí)間、距離和仿真頻率）數(shù)據(jù)庫(kù)。150多個(gè)圖形窗口使用戶能夠訪問(wèn)車輛的所有屈性，控制輸入，路面的幾何形狀，繪圖及仿真設(shè)置。利用TruckSim的數(shù)據(jù)庫(kù)建立一個(gè)軍輛模型并設(shè)置仿真，況，在很短的忖間內(nèi)即可完成。在數(shù)據(jù)庫(kù)里有一系列的樣例并允許用戶建立各種組件、車輛及測(cè)試結(jié)果的庫(kù)文件。這一功能使得用戶能夠迅速地住所做的不同仿真之間切換，對(duì)比仿真結(jié)果并作相應(yīng)的修改。車輛及其參數(shù)是利用各種測(cè)試手段所得到的數(shù)據(jù)和表格，包括實(shí)驗(yàn)測(cè)試及懸架設(shè)計(jì)軟件的仿真測(cè)試等。TruckSim為快速建立車輛模

4、型提供了新的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于控制輸入，TruckSim可以接受制動(dòng)和轉(zhuǎn)向角輸入的時(shí)間關(guān)系曲線(開(kāi)環(huán)控制)。它也具有對(duì)于轉(zhuǎn)向(駕駛員模型)和速度控制的閉環(huán)控制選項(xiàng)。(2)報(bào)告與演示TruckSim輸出的數(shù)據(jù)可以導(dǎo)出并添加到報(bào)告、excelI：作表格及PowerPoint演示中。仿真的結(jié)果也可以很方便地導(dǎo)入到各種演示軟件中o(3)快速將整車數(shù)學(xué)模型與計(jì)算速度很好地結(jié)合在一起，車輛模型在主頻為3GHz的PC機(jī)上能以卜倍于實(shí)時(shí)的速度運(yùn)行。 這使得TruckSim很容易支持硬件在環(huán)(HIL)或軟件在環(huán)(SIL)所進(jìn)彳j的實(shí)時(shí)仿真。TmckSim支持AppliedDynamicsIntemational(ADI

5、),A&D,dSPACE,ETAS,OpaLRT及其它實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)。TruckSim這一快速特性也使得它可以應(yīng)用于優(yōu)化及試驗(yàn)設(shè)計(jì)等。(4)精度及驗(yàn)證TruckSim建立在對(duì)車輛特性幾十年的研究席礎(chǔ)之匕通過(guò)數(shù)學(xué)模型來(lái)表現(xiàn)車輛的特性。每當(dāng)加入新的內(nèi)容時(shí)，都TT相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。使用TruckSim的汽車制造商及供應(yīng)商提供了很多關(guān)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果與TruckSim仿真結(jié)果致性的報(bào)宵。(5)標(biāo)準(zhǔn)化及可擴(kuò)展性InickSim可以在一般的Windows系統(tǒng)及便攜式電腦上運(yùn)行。TruckSim也可以在用于實(shí)時(shí)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。數(shù)學(xué)模型的運(yùn)動(dòng)關(guān)系式已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化并能和用戶擴(kuò)展的控制器,測(cè)試設(shè)備,及子系統(tǒng)協(xié)調(diào)工

6、作。這些模型有以卜三種形式：TruckSim門帶的內(nèi)嵌模塊嵌入模型fKjMATLAB/SimulinkS函數(shù)具有為生成單獨(dú)EXE文件的訂擴(kuò)展C代碼的庫(kù)文件。TruckSim軟件的MatlabCMEX函數(shù)nJ在Simulink環(huán)境中使用,可以快速建立控制器開(kāi)發(fā)的數(shù)學(xué)模型。(6)有效、穩(wěn)定、可靠TruckSim包括了車輛動(dòng)力學(xué)仿真及觀察結(jié)果所需的所有工具。MSC利用先進(jìn)的代碼自動(dòng)生成器來(lái)生成穩(wěn)定nJ.兔的仿真程序，這比傳統(tǒng)的手工編碼方式進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)要快很多。2.虛擬車輛整車動(dòng)力學(xué)建模2. 1整車建模整乍建模主要足對(duì)乍輛的繁體尺寸、質(zhì)量及繞各傳動(dòng)釉的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量進(jìn)行建模。包括贊我質(zhì)量建模界面和 II：簧

7、載質(zhì)量建模界面,黃載質(zhì)量建模針時(shí)乍輛簧載質(zhì)量、車身長(zhǎng)寬高、質(zhì)心位置以及:空各個(gè)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，界面設(shè)置如圖 2-1 所示。本文仿真所用虛擬乍輛原型為蘇州金龍牌KLQ6125D 系列客車。整車整備質(zhì)量為 14000kg,其中簧載質(zhì)量 12240kg,非簧載質(zhì)量 O 非費(fèi)我質(zhì)量以及前后輪距建模包含在懸架系統(tǒng)建模中 U2. 2輪胎建模輪胎是車輛動(dòng)力學(xué)分析中承要組成部分，輪胎特性宜接影響乍輛的動(dòng)力性、制動(dòng)性、操縱穩(wěn)定性、平順性及安公性。TruckSim 中輪胎建模主要包括輪胎的外形尺寸、稔態(tài)力學(xué)特性、瞬態(tài)響應(yīng)特性以及動(dòng)力學(xué)遲滯損失。 其中最重變的是輪胎力學(xué)特性建模該部分建?？梢圆纱▽?shí)險(xiǎn)數(shù)據(jù)建模，也可以采

8、用經(jīng)驗(yàn)或半經(jīng)臉輪胎模型通過(guò)參數(shù)設(shè)置建模。輪胎力學(xué)特性包括縱向力、側(cè)向力、回正力矩，合理的輪胎特性才能在仿真時(shí)正確反應(yīng)車輛狀態(tài) sKLQ6125D 采用米其林(型號(hào)295/80R22.5,840kPa)輪胎， 前軸單胎， 后軸雙胎。 因輪胎多處于聯(lián)合工況， 本文采用 MagicFormula輪胎模型對(duì)該型號(hào)輪胎建模,建模簡(jiǎn)單且既可以反應(yīng)輪胎在純工況下的力學(xué)特性，又可以反映輪胎在聯(lián)合工況下的力學(xué)特性。2. 3動(dòng)力總成設(shè)置年輛動(dòng)力總成包括發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)置主坡是發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線描述，傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)置包括離合器、變速器和主減速器。KLQ6125D 客午采用 D2066LOH11 發(fā)動(dòng)機(jī),額定功率

9、287kw/1900rpm,變速器為手動(dòng)六檔,各擋傳動(dòng)比： I擋6.32,II擋3.62,川擋2.15,IV擋1.37,V擋LOO,VI擋 0.81,倒擋 5.81。最高午速 125km/h,根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)特性,輪胎尺寸以及變速器傳動(dòng)比，確定主傳動(dòng)比為 4.0。變速器換擋策略直接影響仁輛的動(dòng)力性能，關(guān)系到乍輛能否在短時(shí)間內(nèi)加速至期望.不速?gòu)亩?I：路行駛。Trucksim 中換擋策略包含開(kāi)環(huán)拄制和閉環(huán)控制兩種.開(kāi)環(huán)控制可以將檔位始終置于某檔位也可以連續(xù)加檔，連續(xù)加檔由亦先確定的檔位隨時(shí)間變化策略進(jìn)行換戰(zhàn)操作；閉環(huán)控制采用門動(dòng)的換檔策略，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)離合器結(jié)合或脫離如圖（）所示為一種開(kāi)環(huán)換檔策略，由*一

10、檔換至二檔時(shí)以及二檔換至三檔時(shí)間隔較短，以便于車輛能從起步狀態(tài)迅速加至2. 4懸架系統(tǒng)建模懸架系統(tǒng)對(duì)車輛的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性影響較大。 TruckSim 中提供多種可供選擇的懸架形式:獨(dú)立懸架、非獨(dú)型歐、簡(jiǎn)化獨(dú)立懸架和簡(jiǎn)化非獨(dú)立懸架。根據(jù)實(shí)際仿真需要，可以選擇非線性形 K 或線性化形式。懸架系統(tǒng)的剛度、阻尼以及減震器的相關(guān)參數(shù)均可進(jìn)行設(shè)置，懸架系統(tǒng)建模界面還提供輪距和黃裁質(zhì)量設(shè)置。2.5 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)TnickSim 中轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)置主要是轉(zhuǎn)向軸的設(shè)置,提供三種形弋轉(zhuǎn)向軸:長(zhǎng)型、中型和短型?？梢愿鶕?jù)需要設(shè)置傳動(dòng)比,以及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非線性性質(zhì)。轉(zhuǎn)向控制分為開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制以及某一乍速,之后換檔間隔

11、較長(zhǎng)，以便穩(wěn)定乍速，使乍柄不至處于危險(xiǎn)狀態(tài)。ctrfnIE3rvtf33Jrtie5aA?grvOnwairxawnwlroimLetP*CW KOBYGfle，MWE，C)NoCirCKgng.Honr*errrtfl-Cl7AY1VNfV， IliMBIBBal。片XhecniniThtJdMepqER%，”4，UU)，ipW同懂*1pcnea駕駛員在環(huán)控制。TruckSim 中提供多種形式的制動(dòng)系統(tǒng):氣壓制動(dòng)、液用制動(dòng)、有 ABS、ABSO制動(dòng)控制可以采用常壓制動(dòng)、階梯增東、根據(jù)實(shí)險(xiǎn)數(shù)據(jù)設(shè)置出力調(diào)節(jié)方式以及根據(jù)+輛當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)采用相應(yīng)控制策略控制壓力。2.6制動(dòng)系統(tǒng)llvrmrwalbe

12、dlrsyxtr*lotonewhrrlLne348TiwcnjucfrHp0#.wyg+AUSCofttiolSettmqs_MXdtsabirfFe；njncsIELsnctvitUnbrakehr(aaicctrrilelCV心eu：e)iinl!dtoa6J8aprsm40ng：Gw今如“OLAUtUdmihev*hJ?：txdbo/v?:celledcU-oft.IIUKIPiescufeProportonsr) )aUertMeP/EmxUri7G，in二jNote:(hok。CoHrohCcidrpZtoKcgg，帆SI冷”袱忖,“djrtrrnr-iTegtrveaotihco

13、wolvzrathijPBr-COHWhenyouuiettbfabefvndel9urccntefluidDynawcIS limeLunHaniRbME03IhdItontpM( (0ei%sMd%gate91累“”UZWCAa*HWdrqS。X2,1*尸，BJZK*KX、wiftrCornfl*tw4*MTACT.2”CTW*Bpr9V*tkAO。/了）QJJjr廣Hi1一”二ssTWO9LMMWIr10FS:。6-3.2外部環(huán)境4輸入輸出模塊TruckSim 支持 MATLAB/Simulink、LabVIEW、ASCET、dSPACE 等。外部模型或硬件在壞變量可以輸入給 Truck

14、Sim,TruckSim 也可以將其變量輸出給外部模型或硬件在壞模型。例如當(dāng)需要在原有乍輛基礎(chǔ)上加裝諸如 ABS、主動(dòng)轉(zhuǎn)向、DYC、ESP 等捽制系統(tǒng)時(shí)，則需采用 TruckSim/database中的 Simulink 模型。軍輛仿真運(yùn)行時(shí)將 TruckSim 下柄生成一個(gè) S-Function 函數(shù)，該函數(shù)的輸入為 Simulink 的輸出，該函數(shù)的輸出為 Simulink 的輸入。4.1輸入TruckSim 的輸入即是 Simulink 的輸出，由 Simulink 導(dǎo)入 TruckSim 的變量多達(dá) 354 個(gè)。T要分為以下幾部分； 控制輸入 輪胎/路面輸入 輪胎的力和力矩 彈簧及阻尼力 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的角度 傳動(dòng)系的力矩 制動(dòng)力矩及制動(dòng)壓力 風(fēng)的輸入 任意的力和力矩我們可以在 Simulink 中定義變量,也可以在在他軟件中定義并導(dǎo)入 Simulink 模型 M，導(dǎo)入的變量將以二種可選擇方式作用到 TruckSim 內(nèi)部相應(yīng)的變量中，用戶可以選擇需要的設(shè)置一這三種方式分別足：替換內(nèi)部相應(yīng)的變量，益加至內(nèi)部相應(yīng)的變量和與內(nèi)部相應(yīng)的變量相乘。4.1輸出TruckSim 的輸出即是 Simulink 的輸入,由 TruckSim 導(dǎo)入 Simulink 的變量