CN103034746B - 一种悬置系统多体动力学协同仿真方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种悬置系统多体动力学协同仿真方法及系统，涉及计算机仿真领域，以解决现有技术中存在的，悬置系统多体动力学仿真设计效率较低的问题，本实施例中采用控制设计仿真平台和多体动力学仿真平台相联合的方式，基于控制设计仿真平台依次调用工况力集合中的多个工况力输入到多体动力学仿真平台，多体动力学仿真平台反馈悬置的位移量给控制设计仿真平台，控制设计仿真平台据此生成悬置点产生的反作用力，并输入到多体动力学仿真平台进行多体动力学仿真处理，实现协同仿真，由于基于控制设计仿真平台依次调用工况力集合中的工况力，基于控制设计仿真平台和多体动力学仿真平台进行协同仿真，使得悬置系统多体动力学仿真设计效率较高。

Description

一种悬置系统多体动力学协同仿真方法及系统

技术领域

本发明涉及计算机仿真技术领域，特别涉及一种悬置系统多体动力学协同仿真方法及系统。

背景技术

悬置系统作为动力总成系统(包括发动机和变速器)与车架的连接部件，其性能的优劣直接关系到整车NVH性能好坏，NVH是指Noise(噪声),Vibration(振动)和Harshness(声振粗糙度)。在悬置性能的研究方面，目前主要采用多体动力学软件建模，然后针对不同工况设计不同的载荷加载，对于建模过程复杂，且工况力设计多次反复，应用过程中费时费力，设计效率较低。

由此可见现有技术中存在如下问题：悬置系统多体动力学仿真设计效率较低的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的，悬置系统多体动力学仿真设计效率较低的问题，提供一种悬置系统多体动力学协同仿真方法及系统。

该方法，包括：

根据输入的形状结构参数，建立具有形状和结构特性的动力总成系统物理模型；

根据输入的质量和惯性参数，基于多体动力学仿真平台对动力总成系统物理模型加载质量和惯性参数，建立能够进行多体动力学分析的悬置系统模型，悬置系统用于支撑动力总成系统，并根据接口建立命令，设置悬置系统模型的输出口和至少两个输入口；

将设置有输入口输出口的悬置系统模型和控制设计仿真平台联合，实现控制设计仿真平台对悬置系统模型的调用；

根据仿真处理的命令，基于控制设计仿真平台依次调用工况力集合中的多个工况力进行协同仿真，每次协同仿真过程中以调用的一个工况力作为一个输入口的输入，并进行多体动力学分析处理，通过输出口输出对应的悬置系统悬置点位移，通过输出的悬置点位移，以及基于控制设计仿真平台预设置的，悬置点位移和悬置点产生的反作用力的对应关系，得到对应的反作用力，将得到的反作用力作为其它输入口的输入，进行多体动力学分析处理，通过输出口输出对应的悬置点位移，形成闭环控制实现本次协同仿真。

进一步，通过输出口输出对应的悬置系统悬置点位移具体为：

通过输出口输出对应的悬置系统中三个悬置点的位移；

进一步，通过输出口输出对应的悬置系统中三个悬置点位移具体为：

通过输出口输出对应的悬置系统中三个悬置点，每个悬置点XYZ三个方向的位移。

进一步，通过输出的悬置点位移，以及基于控制设计仿真平台预设置的，悬置点位移和悬置点产生的反作用力的对应关系，得到对应的反作用力具体为：

通过输出的悬置点位移，以及基于控制设计仿真平台预设置的，悬置点位移和悬置点产生的反作用力的关系曲线，得到对应的反作用力。

进一步，还包括：

通过控制设计仿真平台将协同仿真结果进行显示。

本发明实施例还提供一种悬置系统多体动力学协同仿真系统，包括：

三维建模模块，用于根据输入的形状结构参数，建立具有形状和结构特性的动力总成系统物理模型；

多体动力学建模模块，用于根据输入的质量和惯性参数，基于多体动力学仿真平台对动力总成系统物理模型加载质量和惯性参数参数，建立能够进行多体动力学分析的悬置系统模型，悬置系统用于支撑动力总成系统，并根据接口建立命令，设置悬置系统模型的输出口和至少两个输入口；

联合模块，用于将设置有输入口输出口的悬置系统模型和控制设计仿真平台联合，实现控制设计仿真平台对悬置系统模型的调用；

仿真处理模块，用于根据仿真处理的命令，基于控制设计仿真平台依次调用工况力集合中的多个工况力进行协同仿真，每次协同仿真过程中以调用的一个工况力作为一个输入口的输入，并进行多体动力学分析处理，通过输出口输出对应的悬置系统悬置点位移，通过输出的悬置点位移，以及基于控制设计仿真平台预设置的，悬置点位移和悬置点产生的反作用力的对应关系，得到对应的反作用力，将得到的反作用力作为其它输入口的输入，进行多体动力学分析处理，通过输出口输出对应的悬置点位移，形成闭环控制实现本次协同仿真。

进一步，仿真处理模块，还用于通过输出口输出对应的悬置系统中三个悬置点的位移。

进一步，仿真处理模块，还用于通过输出口输出对应的悬置系统中三个悬置点，每个悬置点XYZ三个方向的位移。

进一步，仿真处理模块，还用于通过输出的悬置点位移，以及基于控制设计仿真平台预设置的，悬置点位移和悬置点产生的反作用力的关系曲线，得到对应的反作用力。

进一步，还包括：

显示模块，用于通过控制设计仿真平台将协同仿真结果进行显示。

由于基于控制设计仿真平台依次调用工况力集合中的工况力，基于控制设计仿真平台和多体动力学仿真平台进行协同仿真，使得悬置系统多体动力学仿真设计效率较高。

附图说明

图1表示本发明实施例提供的方法流程图；

图2表示本发明实施例提供的协同仿真方法流程图；

图3表示本发明实施例提供的系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明进行说明，为了解决现有技术中的悬置系统多体动力学仿真设计效率较低的问题，本发明实施例提供一种悬置系统多体动力学协同仿真方法，该方法由计算机执行，如图1所示包括：

步骤101、根据输入的形状结构参数，建立具有形状和结构特性的动力总成系统物理模型。

本步骤在具体实施时，需在计算机中装有三维图形设计软件例如CATIA软件，用户需要输入车辆动力总成系统的形状结构参数，通过CATIA软件对动力总成系统的主要部件进行三维实体建模，动力总成系统包括发动机、变速器，动力总成系统物理模型包括发动机、变速器的物理结构，即需要具有形状和结构特性。

步骤102、根据输入的质量和惯性参数，基于多体动力学仿真平台对动力总成系统物理模型加载质量和惯性参数，建立能够进行多体动力学分析的动力总成系统悬置系统模型，悬置系统用于支撑动力总成系统，并根据接口建立命令，设置悬置系统模型的输出口和至少两个输入口。

本步骤在具体实施时，需在计算机中装有多体动力学软件平台，例如RecurDyn软件平台，将CATIA中建立的动力总成系统物理模型导入到RecurDyn软件中，用户基于RecurDyn设置质量参数m，惯性参数参数I，RecurDyn基于用户的设置，根据其进行多体动力学分析的需要，对动力总成系统物理模型进行处理，加载m和I到动力总成系统物理模型，建立能够进行多体动力学分析的悬置系统模型，即RecurDyn会根据动力总成系统与悬置系统的相互运动关系，通过施加m和I等参数完成悬置系统多体动力学建模。

同时基于RecurDyn平台对悬置系统的每个悬置点定义输入输出设置，主要是悬置点的反作用力F和位移s，然后在RecurDyn中生成包括了每个悬置点输入输出接口的悬置系统模型11，根据实际需要其中悬置点的数量是三个或四个，输入为每个悬置点的XYZ三向反作用力F数据和施加的工况力，输出为每个悬置点XYZ三向位移s数据，此模块即可以在控制设计仿真平台中直接进行调用。当然根据实际设置的需求，输入的悬置点的数量也可以是一个或两个，每个悬置点也可以是两向位移或单向位移，本实施例中所称的悬置点，是指悬置系统与动力总成系统相连接的连接部件，在动力总成系统受到工况力作用的情况下产生的受力点。

步骤103、将设置有输入口输出口的悬置系统模型和控制设计仿真平台联合，实现控制设计仿真平台对悬置系统模型的调用。

本步骤在具体实施时，需在计算机中装有控制设计仿真平台例如MATLAB/Simulink，建立悬置系统的协同仿真模型。以MATLAB/Simulink为主运行程序，搭建悬置系统的协同仿真模型，在MATLAB/Simulink中调用RecurDyn的带有输入输出接口的悬置系统模型11为后台运行程序，本实施例中以MATLAB/Simulink为主运行程序，以RecurDyn的带有输入输出接口的悬置系统模型11为后台运行程序，实现了两者的联合，作为后续的协同仿真处理的基础。

步骤104、根据仿真处理的命令，基于控制设计仿真平台依次调用工况力集合中的多个工况力进行协同仿真，每次协同仿真过程中以调用的一个工况力作为一个输入口的输入，并进行多体动力学分析处理，通过输出口输出对应的悬置系统悬置点位移，通过输出的悬置点位移，以及基于控制设计仿真平台预设置的，悬置点位移和悬置点产生的反作用力的对应关系，得到对应的反作用力，将得到的反作用力作为其它输入口的输入，进行多体动力学分析处理，通过输出口输出对应的悬置点位移，形成闭环控制实现本次协同仿真。

本步骤在具体实施时，首先需要在MATLAB/Simulink环境中建立悬置系统刚度模块13和显示系统模块14。悬置系统刚度模块中设置有悬置系统的刚度曲线数据，实施时需要在悬置系统刚度模块中输入非线性刚度数据(悬置点产生的反作用力F-悬置点位移s的关系曲线)，即悬置点的三向反作用力F和对应的每个悬置点三向位移s的对应关系，具有样条曲线拟合功能，模拟实际意义上的悬置的刚度特性。

启动MATLAB/Simulink，根据用户进行仿真处理的命令，运行悬置系统的协同仿真模型，进行协同仿真需设置仿真参数即工况力集合，MATLAB/Simulink首先会从工况力模块12中存储的工况力集合中调用一个工况力，输入到带有输入输出接口的悬置系统模型11，该模型在进行动力学计算过程中，根据悬置点的位置由输出口输出各悬置点的位移量，此位移量反馈至悬置系统的每个悬置点，通过悬置系统刚度模块13中的位移s-作用力F关系曲线，查表即可得到悬置点反作用力，该反作用力再作为输入，作用于带有输入输出接口的悬置系统模型11，该模型再在进行动力学计算，最终的协同仿真结果通过显示模块14进行显示，整个处理过程如图2所示。完成本次调用的工况力进行协同仿真后，依次再调用工况力集合中的其它工况力，重复执行上述的步骤，直至调用工况力集合中的所有工况力完成协同仿真。

本实施例利用RecurDyn的接口技术将带有输入输出接口的悬置系统模型11和基于MATLAB/Simulink建立的悬置系统刚度模型结合起来，同时具有实时数据显示模块，实现机械多体动力学系统和外部悬置特性数据协同仿真。实现RecurDyn和MATLAB/Simulink控制程序之间的数据信息封闭循环。并通过MATLAB/Simulink的显示模块将协同仿真结果进行显示。同时主动控制的悬置系统作为未来发展趋势，其控制学领域的研究无法在多体动力学平台上开展。进一步针对现有技术中无法开展主动控制的悬置系统研究的问题，本实施例中MATLAB/Simulink主要是控制系统的应用，由于结合控制设计仿真平台进行多体动力学仿真，本实施例中的协同仿真系统可以为主动控制的悬置系统的提供协同仿真的处理方法，例如在一定工况力的前提下，基于控制设计仿真平台首先进行仿真，得到主动控制的悬置系统应产生的主动作用力，进而实现主动控制的悬置系统多体动力学仿真。

本发明实施例提供一种悬置系统多体动力学协同仿真系统，该如图3所示包括：

三维建模模块201，用于根据输入的形状结构参数，建立具有形状和结构特性的动力总成系统物理模型；

多体动力学建模模块202，用于根据输入的质量和惯性参数，基于多体动力学仿真平台对动力总成系统物理模型加载质量和惯性参数，建立能够进行多体动力学分析的悬置系统模型，悬置系统用于支撑动力总成系统，并根据接口建立命令，设置悬置系统模型的输出口和至少两个输入口；

联合模块203，用于将设置有输入口输出口的悬置系统模型和控制设计仿真平台联合，实现控制设计仿真平台对悬置系统模型的调用；

仿真处理模块204，用于根据仿真处理的命令，基于控制设计仿真平台依次调用工况力集合中的多个工况力进行协同仿真，每次协同仿真过程中以调用的一个工况力作为一个输入口的输入，并进行多体动力学分析处理，通过输出口输出对应的悬置系统悬置点位移，通过输出的悬置点位移，以及基于控制设计仿真平台预设置的，悬置点位移和悬置点产生的反作用力的对应关系，得到对应的反作用力，将得到的反作用力作为其它输入口的输入，进行多体动力学分析处理，通过输出口输出对应的悬置点位移，形成闭环控制实现本次协同仿真。

进一步，仿真处理模块204，还用于通过输出口输出对应的悬置系统中三个悬置点的位移。

进一步，仿真处理模块204，还用于通过输出口输出对应的悬置系统中三个悬置点，每个悬置点XYZ三个方向的位移。

进一步，仿真处理模块204，还用于通过输出的悬置点位移，以及基于控制设计仿真平台预设置的，悬置点位移和悬置点产生的反作用力的关系曲线，得到对应的反作用力。

进一步，还包括：

显示模块205，用于通过控制设计仿真平台将协同仿真结果进行显示。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种悬置系统多体动力学协同仿真方法，其特征在于，包括：

根据输入的形状结构参数，建立具有形状和结构特性的动力总成系统物理模型；

根据输入的质量和惯性参数，基于多体动力学仿真平台对动力总成系统物理模型加载质量和惯性参数，建立能够进行多体动力学分析的悬置系统模型，悬置系统用于支撑动力总成系统，并根据接口建立命令，设置悬置系统模型的输出口和至少两个输入口；

将设置有输入口输出口的悬置系统模型和控制设计仿真平台联合，实现控制设计仿真平台对悬置系统模型的调用；

根据仿真处理的命令，基于控制设计仿真平台依次调用工况力集合中的多个工况力进行协同仿真，每次协同仿真过程中以调用的一个工况力作为一个输入口的输入，并进行多体动力学分析处理，通过输出口输出对应的悬置系统悬置点位移，通过输出的悬置点位移，以及基于控制设计仿真平台预设置的，悬置点位移和悬置点产生的反作用力的对应关系，得到对应的反作用力，将得到的反作用力作为其它输入口的输入，进行多体动力学分析处理，通过输出口输出对应的悬置点位移，形成闭环控制实现本次协同仿真。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过输出口输出对应的悬置系统悬置点位移具体为：

通过输出口输出对应的悬置系统中三个悬置点的位移。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过输出口输出对应的悬置系统中三个悬置点位移具体为：

通过输出口输出对应的悬置系统中三个悬置点，每个悬置点XYZ三个方向的位移。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过输出的悬置点位移，以及基于控制设计仿真平台预设置的，悬置点位移和悬置点产生的反作用力的对应关系，得到对应的反作用力具体为：

通过输出的悬置点位移，以及基于控制设计仿真平台预设置的，悬置点位移和悬置点产生的反作用力的关系曲线，得到对应的反作用力。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

通过控制设计仿真平台将协同仿真结果进行显示。

6.一种悬置系统多体动力学协同仿真系统，其特征在于，包括：

三维建模模块，用于根据输入的形状结构参数，建立具有形状和结构特性的动力总成系统物理模型；

多体动力学建模模块，用于根据输入的质量和惯性参数，基于多体动力学仿真平台对动力总成系统物理模型加载质量和惯性参数，建立能够进行多体动力学分析的悬置系统模型，悬置系统用于支撑动力总成系统，并根据接口建立命令，设置悬置系统模型的输出口和至少两个输入口；

联合模块，用于将设置有输入口输出口的悬置系统模型和控制设计仿真平台联合，实现控制设计仿真平台对悬置系统模型的调用；

仿真处理模块，用于根据仿真处理的命令，基于控制设计仿真平台依次调用工况力集合中的多个工况力进行协同仿真，每次协同仿真过程中以调用的一个工况力作为一个输入口的输入，并进行多体动力学分析处理，通过输出口输出对应的悬置系统悬置点位移，通过输出的悬置点位移，以及基于控制设计仿真平台预设置的，悬置点位移和悬置点产生的反作用力的对应关系，得到对应的反作用力，将得到的反作用力作为其它输入口的输入，进行多体动力学分析处理，通过输出口输出对应的悬置点位移，形成闭环控制实现本次协同仿真。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，仿真处理模块，还用于通过输出口输出对应的悬置系统中三个悬置点的位移。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，仿真处理模块，还用于通过输出口输出对应的悬置系统中三个悬置点，每个悬置点XYZ三个方向的位移。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，仿真处理模块，还用于通过输出的悬置点位移，以及基于控制设计仿真平台预设置的，悬置点位移和悬置点产生的反作用力的关系曲线，得到对应的反作用力。

10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括：

显示模块，用于通过控制设计仿真平台将协同仿真结果进行显示。