基于虚拟样机技术的汽车整车操纵稳定性研究

论文题目: 基于虚拟样机技术的汽车整车操纵稳定性研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 车辆工程

作者: 时培成

导师: 陈无畏,王其东

关键词: 虚拟样机,汽车,多体系统动力学,操纵稳定性,电动助力转向,控制

文献来源: 合肥工业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 虚拟样机技术作为一项新的产业技术,已经开始应用到各个领域,显示出了巨尺的技术优势和经济效益。基于虚拟样机技术进行整车系统的建模与仿真研究,是未来汽车系统设计开发的必要环节,具有重要的意义。本文正是在这种背景下,以某多功能商务车为研究对象,应用机械系统动力学自动分析软件ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems),建立了包括车身、悬架、转向系统、轮胎、横向稳定杆等在内的整车多体模型。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,并将仿真结果与实车试验结果进行了对比,验证了所建整车动力学模型的正确性。研究结果表明该车在悬架初始参数匹配状态下整车操纵稳定性能较好,仿真试验结果数据为评估、改进、优化同型车辆提供了重要的理论参考。电动助力转向系统(Electric Power Steering System,简称EPS)与液压助力转向系统相比它有许多优点,它更为适宜使汽车获得理想的助力。在ADAMS软件中建立整车模型,在MATLAB环境中建立EPS控制系统,在助力控制方面,采用了PID控制方法,这种方法适合具有非线性特征的汽车转向系统。应用MATLAB与ADAMS软件相联合,将电动助力转向控制系统与整车模型相结合,进行仿真试验。在仿真计算过程中,机械系统采用ADAMS解算器,控制系统采用控制软件解算器,二者之间通过状态方程进行联系,EPS系统所输出的助力加载到汽车转向系统的齿条上,作为整车模型的外部输入传递给整车模型,同时整车模型输出转向盘转矩和车速,传递给MATLAB中的EPS控制系统,建立闭合的数据交换通道,完成对装有EPS控制系统的整车仿真分析。对MATLAB与ADAMS的联合仿真进行了有益的探索,为后续工作积累了经验,并为通过调节助力特性改善汽车性能方面提供了一种可行的研究方案。

论文目录:

第一章绪论

1．1 本课题研究的目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 主要研究内容

第二章虚拟样机技术及其基础理论

2．1 虚拟样机技术的基本概念

2．2 多体系统动力学简介

2．3 ADAMS软件概述

2．3．1 ADAMS软件的特点

2．3．2 ADAMS软件多刚体动力学方程

2．3．3 ADAMS的算法

2．3．4 ADAMS多刚体的坐标系统

2．3．5 ADAMS软件多刚体的自由度

2．3．6 ADAMS软件模块介绍

2．3．7 ADAMS的设计流程

2．4 本章小结

第三章模型有关参数的测量与获得

3．1 整车各定位参数的确定

3．1．1 前悬架定位参数

3．1．2 前悬架各定位点坐标

3．1．3 后悬架各定位点坐标

3．1．4 后轮定位参数

3．2 整车建模所需的其它相关参数

3．2．1 扭杆弹簧参数

3．2．2 前减振器特性

3．2．3 后减振器特性

3．2．4 后悬架螺旋弹簧特性

3．2．5 轮胎特性

3．2．6 其它关键数据

第四章整车模型的建立

4．1 ADAMS/CAR建模思路

4．2 建模假设

4．3 建模过程

4．3．1 转向系建模

4．3．2 横向稳定杆模型

4．3．3 前悬架建模

4．3．4 后悬架建模

4．3．5 轮胎模型

4．3．6 制动系、传动系和发动机模型

4．3．7 整车多体动力学模型

4．4 本章小结

第五章汽车操纵稳定性仿真

5．1 时域响应

5．1．1 稳态横摆响应试验

5．1．2 瞬态横摆响应试验

5．1．3 回正能力试验

5．1．4 方向盘单周正弦输入试验

5．2 频率响应特性

5．2．1 方向盘角脉冲试验

5．3 试验数据

5．4 本章小结

第六章基于 ADAMS与MATALAB的 EPS联合仿真

6．1 联合仿真方法概述

6．2 电动助力转向系统(EPS)

6．2．1 EPS的构成和基本工作原理

6．2．2 转向系统动力学模型

6．2．3 电动机模型

6．2．4 助力特性

6．3 整车多体动力学模型

6．3．1 定义输入输出变量

6．3．2 定义与 MATALAB的接口

6．4 联合控制系统设计

6．4．1 助力控制过程

6．4．2 PWM控制技术

6．4．3 电动机电流 PID控制器设计

6．5 联合仿真及结果分析

6．5．1 蛇行试验

6．5．2 双纽线试验

6．5．3 阶跃输入试验

6．6 小结

第七章总结及展望

7．1 总结

7．2 未来工作展望

参考文献

发布时间: 2005-07-13

参考文献

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