CN110147600B - 基于典型冲击工况的载货汽车动力学模型修正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于典型冲击工况的载货汽车动力学模型修正方法，步骤为：1）载货汽车整车动力学模型的建模；2）载货汽车整车动力学模型修正平台的搭建；3）载货汽车整车动力学模型修正目标函数的确定；4）载货汽车整车动力学模型的全局逐层迭代修正。该方法通过基于ISIGHT集成平台，集成ISIGHT、ADAMS、MATLAB等平台，对载货汽车动力学模型参数进行修正；得到了精度满足工程实际需求的载货汽车动力学仿真模型，为提升载货汽车舒适性提供了仿真平台支撑。该方法修正精度高，修正效率高，效果好。

Description

基于典型冲击工况的载货汽车动力学模型修正方法
技术领域
本发明涉及载货汽车动力学模型修正技术领域，具体是基于典型冲击工况的载货汽车动力学模型修正方法。
背景技术
在研究载货汽车平顺性的过程中，其动力学仿真是不可缺少的一部分，而载货汽车平顺性性能分析结果的准确性又直接取决于所建立的动力学仿真模型的准确程度。在整车建模过程中，对一些零部件进行了简化、一些零部件的力学特性目前还难以准确获取等原因，导致所建立的多体动力学模型精度难以满足工程实际需求，根据实测数据对动力学模型进行修正，是目前提高多体系统动力学模型精度的有效途径。以往根据经验，采取人工试凑的办法进行模型修正，其修正效率低、效果差，难以满足企业需求。因此，如何快速高效地进行多体系统动力学模型修正，使得载货汽车仿真模型更加接近实测，成为了当前研究的重点课题之一。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，而提供基于典型冲击工况的载货汽车动力学模型修正方法，该方法修正精度高，修正效率高，效果好。
实现本发明目的的技术方案是：
基于典型冲击工况的载货汽车动力学模型修正方法，包括如下步骤：
1)载货汽车整车动力学模型的建模；
2)载货汽车整车动力学模型修正平台的搭建；
3)载货汽车整车动力学模型修正目标函数的确定；
4)载货汽车整车动力学模型的全局逐层迭代修正。
步骤1)中，所述的载货汽车整车动力学模型的建模，是在ADAMS中建立包括驾驶室、车身、前后悬架、板簧、车轮模块的载货汽车整车模型。
步骤2)中，所述的载货汽车整车动力学模型修正平台的搭建，包括在平台中集成ADAMS、MATLAB与ISIGHT，得到修正集成平台，利用集成平台，编写集成ADAMS所需的cmd命令文件与bat后批处理文件，在ISIGHT中的ADAMS模块中调用在ADAMS中建立的载货汽车整车模型，对载货汽车整车模型进行驱动仿真，得到仿真数据；并通过集成MATLAB平台，编写数据处理程序，将仿真得到的仿真数据中的时域曲线转化为不仅能反映振动能量的总体大小，还能够反映信号的频率成分以及各频率成分所对应振动能量的相对大小的加速度功率谱密度频域曲线。
所述的驱动仿真，是在典型工况下进行；所述的典型工况，是底边长为910mm、高为50mm、左斜面倾斜度为30°、右斜面倾斜度为15°的斜面凸块的脉冲路面。
步骤3)中，所述的载货汽车整车动力学模型修正目标函数的确定，是以仿真的加速度功率谱密度频域曲线与实测的加速度功率谱密度频域曲线的差值为目标函数，并以仿真计算的加速度功率谱密度频域曲线与测试的加速度功率谱密度频域曲线中的峰值的大小与峰值出现的时间为约束条件。
所述的约束条件，是在ISIGHT中的优化模块中进一步的约束整车仿真的频域曲线的波峰出现的时间与其峰值的大小与修正变量参数的范围，使仿真的频域曲线逼近实测频域数据，仿真值与对应的试验值数据的绝对误差应小于20％，可表示为：
Figure BDA0002057700030000021
上述公式(1)中，xi为仿真峰值出现的时间，xti为对应实测峰值出现的时间；yi为仿真峰值的大小，yti为对应实测峰值的大小。
步骤4)中，所述的载货汽车整车动力学模型的全局逐层迭代修正，是综合考虑分析载货汽车整车模型全局，分别以车桥层、车架层、驾驶室座椅导轨层的加速度功率谱密度频域曲线为修正目标进行迭代修正，从振动传递路径上分析，确保载货汽车整车模型车桥层、车架层、驾驶室座椅导轨层的振动加速度与整车实测对应处的振动加速度曲线一致，对步骤3)中目标函数，在约束条件的约束范围内，利用ISIGHT中的optimization优化模块，通过调用多目标非支配排序遗传算法NSGA-Ⅱ，在修正参数的约束范围内实现数据之间的循环交换，完成载货汽车的仿真与修正，得到最优的修正参数。
所述的振动传递路径，是车桥到车桥车架连接处再到车架驾驶室连接处再到驾驶室悬置处最后到驾驶室座椅导轨处。
有益效果：本发明提供的基于典型冲击工况的载货汽车动力学模型修正方法，该方法分析了载货汽车模型的振动传递路径，分析了载货汽车整车模型，对车桥层、车架层、驾驶室座椅导轨层处的加速度功率谱频域曲线中的峰值出现的时间与大小添加约束，并且基于ISIGHT多学科优化平台，通过集成ADAMS与MATLAB，分别对载货汽车整车模型的车桥层、车架层、驾驶室座椅导轨层处的加速度功率谱密度曲线与实测曲线进行逼近，再利用ISIGHT优化模块中的多目标非支配排序遗传算法NSGA-Ⅱ优化算法，能够快速、准确的得到更加接近实测数据的修正参数，得到精确地载货汽车整车仿真模型，提高了修正效率与精度，大大节省了手动调整时间，提高了工作效率，同时该方法也适用于其他复杂机械的动力学模型修正中，具有很强的参考价值，为后续优化研究提供了参考。
附图说明
图1为基于典型冲击工况的载货汽车动力学模型修正方法的流程图；
图2为全局逐层迭代修正示意图；
图3为斜面凸块路面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明内容做进一步阐述，但不是对本发明的限定。
基于典型冲击工况的载货汽车动力学模型修正方法，包括如下步骤如图1所示：
1)载货汽车整车动力学模型的建模；
2)载货汽车整车动力学模型修正平台的搭建；
3)载货汽车整车动力学模型修正目标函数的确定；
4)载货汽车整车动力学模型的全局逐层迭代修正。
实施例：
下面根据某企业提供的整车模型数据进行修正，包括如下步骤：
1、根据某企业提供的整车模型数据，在ADAMS中建立包括驾驶室、车身、前后悬架、板簧、车轮等模块的载货汽车整车模型；
2、对建立的整车模型在带底边长为910mm、高为50mm、左斜面为30°、右斜面为15°的斜面凸块的脉冲路面上进行驱动仿真，斜面凸块的示意图如图3所示；
3、搭建载货汽车模型修正集成平台，编写集成ADAMS所需的cmd命令文件与bat后批处理文件，使其能够在ISIGHT软件中调用ADAMS整车模型进行驱动仿真，并通过集成MATLAB平台，编写数据处理程序，将仿真得到的时域曲线转化为不仅能反映振动能量的总体大小，还能够反映信号的频率成分以及各频率成分所对应振动能量的相对大小的功率谱密度频域曲线；
4、在模型修正的问题上综合考虑分析载货汽车整车模型全局，从振动传递路径上分析，分别对车桥层、车架层、驾驶室座椅导轨层的加速度功率谱密度频域曲线添加约束条件，并以仿真曲线与实测曲线为目标进行全局迭代修正，如图2所示，确保载货汽车整车模型车桥层、车架层、驾驶室座椅导轨层的振动加速度与整车实测对应处的振动加速度一致；
5、在ISIGHT集成平台中的optimization优化模块对载货汽车模型处的车桥层、车架层、驾驶室座椅导轨层的仿真数据点与修正变量的约束范围施加约束，约束整车仿真输出的频域曲线的波峰出现的的时间与峰值的大小，仿真值与对应的试验值数据的绝对误差应小于20％，可表示为：
Figure BDA0002057700030000041
Figure BDA0002057700030000042
上述模型中，xi仿真峰值出现的时间，xti对应实测峰值出现的时间；yi仿真峰值的大小，yti对应实测峰值的大小；
6、在编辑目标函数时，以仿真数据与实测数据的差值为修正对象，在修正参数与上述约束条件的约束范围内，利用ISIGHT中的optimization优化模块，通过调用非支配排序遗传算法NSGA-Ⅱ，在修正参数的约束范围内实现数据之间的循环交换，完成某型载货汽车的仿真与修正，得到最优的修正参数。

Claims (6)

1.基于典型冲击工况的载货汽车动力学模型修正方法，其特征在于,包括如下步骤：
1)载货汽车整车动力学模型的建模；
2)载货汽车整车动力学模型修正平台的搭建；
3)载货汽车整车动力学模型修正目标函数的确定；
4)载货汽车整车动力学模型的全局逐层迭代修正；
步骤3)中，所述的载货汽车整车动力学模型修正目标函数的确定，是以仿真的加速度功率谱密度频域曲线与实测的加速度功率谱密度频域曲线的差值为目标函数，并以仿真计算的加速度功率谱密度频域曲线与测试的加速度功率谱密度频域曲线中的峰值的大小与峰值出现的时间为约束条件；
所述的约束条件，是在ISIGHT中的优化模块中进一步的约束整车仿真的频域曲线的波峰出现的时间与其峰值的大小与修正变量参数的范围，使仿真的频域曲线逼近实测频域数据，仿真值与对应的试验值数据的绝对误差应小于20％，表示为：
Figure FDA0003660903730000011
上述公式(1)中，xi为仿真峰值出现的时间，xti为对应实测峰值出现的时间；yi为仿真峰值的大小，yti为对应实测峰值的大小。
2.根据权利要求1所述的基于典型冲击工况的载货汽车动力学模型修正方法，其特征在于，步骤1)中，所述的载货汽车整车动力学模型的建模，是在ADAMS中建立包括驾驶室、车身、前后悬架、板簧、车轮模块的载货汽车整车模型。
3.根据权利要求1所述的基于典型冲击工况的载货汽车动力学模型修正方法，其特征在于，步骤2)中，所述的载货汽车整车动力学模型修正平台的搭建，包括在平台中集成ADAMS、MATLAB与ISIGHT，得到修正集成平台，利用集成平台，编写集成ADAMS所需的cmd命令文件与bat后批处理文件，在ISIGHT中的ADAMS模块中调用在ADAMS中建立的载货汽车整车模型，对载货汽车整车模型进行驱动仿真，得到仿真数据；并通过集成MATLAB平台，编写数据处理程序，将仿真得到的仿真数据中的时域曲线转化为不仅能反映振动能量的总体大小，还能够反映信号的频率成分以及各频率成分所对应振动能量的相对大小的加速度功率谱密度频域曲线。
4.根据权利要求3所述的基于典型冲击工况的载货汽车动力学模型修正方法，其特征在于，所述的驱动仿真，是在典型工况下进行；所述的典型工况，是底边长为910mm、高为50mm、左斜面倾斜度为30°、右斜面倾斜度为15°的斜面凸块的脉冲路面。
5.根据权利要求1所述的基于典型冲击工况的载货汽车动力学模型修正方法，其特征在于，步骤4)中，所述的载货汽车整车动力学模型的全局逐层迭代修正，是综合考虑分析载货汽车整车模型全局，分别以车桥层、车架层、驾驶室座椅导轨层的加速度功率谱密度频域曲线为修正目标进行迭代修正，从振动传递路径上分析，确保载货汽车整车模型车桥层、车架层、驾驶室座椅导轨层的振动加速度与整车实测对应处的振动加速度曲线一致，对步骤3)中目标函数，在约束条件的约束范围内，利用ISIGHT中的optimization优化模块，通过调用多目标非支配排序遗传算法NSGA-Ⅱ，在修正参数的约束范围内实现数据之间的循环交换，完成载货汽车的仿真与修正，得到最优的修正参数。
6.根据权利要求5所述的基于典型冲击工况的载货汽车动力学模型修正方法，其特征在于，所述的振动传递路径，是车桥到车桥车架连接处再到车架驾驶室连接处再到驾驶室悬置处最后到驾驶室座椅导轨处。
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