CN114818123A - 整车动力学模型操纵稳定性标定方法及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及汽车技术领域，具体涉及一种整车动力学模型操纵稳定性标定方法及存储介质。开展样车的整车操纵稳定性试验，获取操纵稳定性试验数据；在仿真软件中修改动力学模型，定义整车质心和惯量；对设定的各个操纵稳定性工况进行整车操纵稳定性性能标定，包括在设定的各个操纵稳定性工况下，通过对参数进行微调，使该工况下的实测数据与操纵稳定性试验获取的对应工况下的试验数据一致。本方法能够提高整车动力学模型精度，提升后续其他整车动力学性能预测的准确性，在前期开展操控性能优化，促进操控性能提升和目标达成，降低后期底盘调校试验的工作量，降低成本，缩短周期。
Description
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，具体涉及一种整车动力学模型操纵稳定性标定方法及存储介质。
背景技术
车辆操纵稳定性是汽车的重要性能之一，为了提升汽车的操纵稳定性，车辆开发过程中需要开展多轮次的整车操纵稳定性仿真和底盘调校试验。
整车操纵稳定性仿真关键是模型的准确性，这依赖于仿真模型的相关参数(包括硬点、衬套刚度、弹簧刚度、减振器阻尼、轮胎动力学模型等)与实物样车的一致性。车型开发过程中很多参数有不确定性，对于仿真性能的预测有很大的影响。准确的整车操纵稳定性仿真模型能极大降低后期底盘调校试验的工作量。
现有的整车操纵稳定性仿真模型准确性低，导致底盘调校试验工作量大。现有的底盘调校试验主要依靠调校工程师根据经验，预先设计并试制多套调试用、不同性能的零部件(如不同刚度的衬套、不同刚度的弹簧、不同规格的减振器零部件、不同尺寸的稳定杆等)进行测试摸索。由于这种经验估测的精度有限，实际工作中，需要根据试验反馈情况开展多伦次的循环反复，最终实现车辆的操纵稳定性性能目标，该方式成本高，周期长。
为了提高整车仿真模型的准确性，需进行整车操纵稳定性仿真模型标定。如何得到一种简单可靠的方法进行整车动力学模型操纵稳定性性能标定，以提升仿真模型精度，提高操纵稳定性性能仿真预测能力，极大的降低后期底盘调校试验工作量及其重要。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种整车动力学模型操纵稳定性标定方法及存储介质，以获取的操纵稳定性试验数据为参考目标，通过特定的工况顺序和参数调整来标定整车动力学模型，使其操纵稳定性性能仿真目标达成，其能提升仿真模型精度，提升后续其他整车动力学性能预测的准确性，在前期开展操控性能优化，促进操控性能提升和目标达成，降低后期底盘调校试验的工作量，降低成本，缩短周期。
本发明的一种整车动力学模型操纵稳定性标定方法，其技术方案为：包括：
开展样车的整车操纵稳定性试验，获取操纵稳定性试验数据；
在仿真软件中修改动力学模型，定义整车质心和惯量；
对设定的各个操纵稳定性工况进行整车操纵稳定性性能标定，包括在设定的各个操纵稳定性工况下，通过对参数进行微调，使该工况下的实测数据与操纵稳定性试验获取的对应工况下的试验数据一致。
较为优选的，所述设定的各个操纵稳定性工况包括整车稳态工况、整车瞬态工况、整车转向工况和整车频域工况；
进行整车操纵稳定性性能标定时，按照整车稳态工况、整车瞬态工况、整车转向工况和整车频域工况的顺序依次进行仿真标定。
较为优选的，所述操纵稳定性试验数据包括整车侧倾角刚度曲线和不足转向度值，对整车稳态工况进行仿真标定包括对稳态回转工况的不足转向度和侧倾角刚度进行标定，标定过程为：
首先按实测数据调整前后轮前束角，再微调转向传动比和/或稳定杆尺寸，使整车侧倾角刚度的仿真曲线与试验曲线吻合，且不足转向度的仿真值与试验值一致。
较为优选的，所述实测数据包括整车姿态参数和车轮定位参数，所述按实测数据调整前后轮前束角包括：
将初始对称的前后轮的前束角和外倾角调整至实车状态，使仿真模型姿态与实测整车姿态一致。
较为优选的，所述操纵稳定性试验数据包括横摆角速度曲线、侧向加速度曲线、横摆角速度峰值和侧向加速度峰值，对整车瞬态工况进行仿真标定包括对角阶跃工况的横摆角速度响应时间、侧向加速度响应时间、横摆角速度超调量和侧向加速度超调量进行标定，标定过程为：
首先调整转向系统阻尼，使横摆角速度和侧向加速度的仿真曲线和试验曲线吻合，再微调减震器阻尼和/或衬套阻尼，使横摆角速度峰值和侧向加速度峰值的仿真值和试验值一致。
较为优选的，所述操纵稳定性试验数据包括方向盘扭矩-侧向加速度曲线和中心转向工况指标值，对整车转向工况进行仿真标定包括对中心转向工况的最小转向灵敏度、方向盘0扭矩输入下侧向加速度、0.1g侧向加速度时的转向灵敏度、方向盘力矩特性指标进行标定，标定过程为：
首先调整转向助力曲线，使方向盘的扭矩-侧向加速度仿真曲线与试验曲线吻合，然后微调转向系统摩擦，使中心转向工况指标的仿真值与试验值一致。
较为优选的，所述操纵稳定性试验数据包括幅频特性曲线、相频特性曲线、频域工况指标值，对整车频域工况包括对扫频工况的谐振频率、相位滞后角、谐振峰水平进行标定，标定过程为：
首先调整轮胎阻尼和限位块间隙，使幅频特性和相频特性的仿真曲线与试验曲线吻合，然后微调减震器阻尼，使频域工况指标的仿真值与试验值一致。
较为优选的，所述开展样车的整车操纵稳定性试验，获取操纵稳定性试验数据包括：
将样车按满载状态进行配重；
在试验场进行样车的操纵稳定性试验，获取稳态回转工况、角阶跃工况、中心转向工况和扫频工况的试验数据。
较为优选的，所述在仿真软件中修改动力学模型，定义整车质心和惯量包括：
修改整车仿真模型中的车身模板，建立质心位置点；
将整车质心定义到新建的质心位置点上；
定义整车质量和惯量信息，包括获取样车的悬架K&C台架试验的整车质量和惯量测试结果，并根据测试结果重新进行整车质量和惯量的配置。
本发明还提供一种存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述方法的步骤。
本发明的有益效果为：
1、本方法以获取的操纵稳定性试验数据为参考目标来来标定整车动力学模型，通过对参数进行微调，使各设定工况下的实测数据与操纵稳定性试验获取的对应工况下的试验数据一致。能够提高整车动力学模型精度，提升后续其他整车动力学性能预测的准确性，在前期开展操控性能优化，促进操控性能提升和目标达成，降低后期底盘调校试验的工作量，降低成本，缩短周期。
2、本发明按照标定顺序，依次标定整车动力学模型的稳态性能、瞬态性能、中心转向性能和频域性能，通过该标定顺序，可以有效避免出现性能标定过程中的交互效应的发生，使整车动力学仿真模型的操纵稳定性性能指标与整车操纵稳定性试验指标达到高度的一致性。
3、本方案采用稳态回转工况、角阶跃、角脉冲(或扫频工况)、转向回正和中心转向工况来进行仿真标定，并分别在瞬态工况标定转向系统阻尼和减震器阻尼等参数，中心转向工况标定转向助力和转向系统摩擦等参数，频域工况标定轮胎阻尼和限位块间隙等参数，使整车仿真模型精度得到极大提高。
附图说明
图1为本发明流程示意图；
图2为本发明步骤1流程示意图；
图3为本发明步骤2流程示意图；
图4为本发明步骤3流程示意图。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
实施例一
图1示出了本申请较佳实施例(图1示出了本申请第一实施例)提供的一种整车动力学模型操纵稳定性标定方法的流程示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：
本发明的一种整车动力学模型操纵稳定性标定方法，其技术方案为：包括：
S1：开展样车的整车操纵稳定性试验，获取操纵稳定性试验数据；
S2：在仿真软件中修改动力学模型，定义整车质心和惯量；
S3：对设定的各个操纵稳定性工况进行整车操纵稳定性性能标定，包括在设定的各个操纵稳定性工况下，通过对参数进行微调，使该工况下的实测数据与操纵稳定性试验获取的对应工况下的试验数据一致。
较为优选的，所述设定的各个操纵稳定性工况包括整车稳态工况、整车瞬态工况、整车转向工况和整车频域工况；
进行整车操纵稳定性性能标定时，按照整车稳态工况、整车瞬态工况、整车转向工况和整车频域工况的顺序依次进行仿真标定。
如图2所示，S1的具体步骤包括：
S11：将样车按满载状态进行配重。
S12：在试验场进行样车的操纵稳定性试验，获得稳态和瞬态工况下的操稳试验数据，如稳态回转工况、角阶跃、角脉冲(或扫频工况)、转向回正和中心转向工况下的试验数据。
如图3所示，S2的具体步骤包括：
S21：修改Adams\Car软件整车仿真模型中的车身模板，建立质心位置点。
S22：通过adjust模式将整车质心定义到新建的质心位置点上。
S23：定义整车质量和惯量信息：获取样车的悬架K&C台架试验的整车质量和惯量测试结果，重新进行整车质量和惯量的配置。
如图4所示，S3的具体步骤包括：
S31：整车稳态工况的仿真标定：主要是稳态回转工况的标定，指标有：不足转向度、侧倾角刚度等指标及曲线。微调参数：前束角、转向传动比、稳定杆尺寸等。操纵稳定性试验数据包括整车侧倾角刚度曲线和不足转向度值。标定过程为：
首先按实测数据调整前后轮前束角，然后微调转向传动比、稳定杆尺寸，使整车侧倾角刚度仿真曲线和试验曲线吻合，不足转向度仿真值与试验值一致。
所述实测数据包括整车姿态参数和车轮定位参数，所述按实测数据调整前后轮前束角包括：将初始对称的前后轮的前束角和外倾角调整至实车状态，使仿真模型姿态与实测整车姿态一致。
S32：整车瞬态工况的仿真标定：主要是角阶跃工况的标定，指标有：横摆角速度响应时间、侧向加速度响应时间、横摆角速度超调量和侧向加速度超调量等。微调参数：减震器阻尼、转向系统阻尼、衬套阻尼等。操纵稳定性试验数据包括横摆角速度曲线、侧向加速度曲线、横摆角速度峰值和侧向加速度峰值。标定过程为：
调整转向系统阻尼，使横摆角速度和侧向加速度仿真曲线和试验曲线吻合，微调减震器阻尼和衬套阻尼，使横摆角速度峰值和侧向加速度峰值的仿真值和试验值一致。
S33：整车转向工况的仿真标定：主要是中心转向工况的标定，指标有：最小转向灵敏度、方向盘0扭矩输入下侧向加速度、0.1g侧向加速度时的转向灵敏度、方向盘力矩特性等。微调参数：转向系统摩擦、转向助力曲线等。其中，0.1g侧向加速度指侧向加速度为0.1g，即1m/s2。操纵稳定性试验数据包括方向盘扭矩-侧向加速度曲线和中心转向工况指标值。其中，中心转向工况指标值包括最小转向灵敏度、方向盘0扭矩输入下侧向加速度、0.1g侧向加速度时的转向灵敏度、方向盘力矩特性等。标定过程为：
首先调整转向助力曲线，使方向盘扭矩-侧向加速度仿真曲线与试验曲线吻合，然后微调转向系统摩擦，使中心转向工况指标的仿真值与试验值一致。
S34：整车频域工况的仿真标定：主要是扫频工况的标定，指标有：谐振频率、相位滞后角、谐振峰水平等。微调参数：轮胎属性、减震器阻尼、限位块间隙等。操纵稳定性试验数据包括幅频特性曲线、相频特性曲线、频域工况指标值。其中，频域工况指标值包括谐振频率、相位滞后角、谐振峰水平等。标定过程为：
首先调整轮胎阻尼和限位块间隙，使幅频特性和相频特性的仿真曲线与试验曲线吻合，然后微调减震器阻尼，使频域工况的指标仿真值与试验值一致。
稳态工况主要表征车辆稳态转向下的侧向性能，瞬态工况主要表征车辆瞬态转向下的侧向性能，中心转向工况主要表征车辆在小转角下的转向性能，频域工况主要表征车辆在频域转向输入下的响应。而稳态工况主要是标定车辆的稳定杆尺寸等参数，瞬态工况主要标定转向系统阻尼和减震器阻尼等参数，中心转向工况主要标定的是转向助力和转向系统摩擦等参数，频域工况主要是标定轮胎阻尼和限位块间隙等参数，这些参数对不同性能的影响效应不同，通过该标定顺序，可以有效避免出现性能标定过程中的交互效应的发生。(如同一参数调节，导致不同工况的不同性能指标出现变化结果相反的现象)。
经过整车操纵稳定性性能标定后，整车仿真模型精度得到极大提高。标定后的整车动力学模型可以用于车辆的虚拟操控性能调校仿真、VPG虚拟试验场仿真、耐久载荷提取仿真和平顺性仿真，可替代部分场地试验工作，降低产品开发成本，缩短开发周期，带来较高的经济效益。
例如前期操控性能优化时优化稳定杆的尺寸，后期针对侧倾刚度的调校时，只需微调弹簧刚度，稳定杆就不需要再试制多组方案反复调试，减少试制成本。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种整车动力学模型操纵稳定性标定方法，其特征在于，包括：
开展样车的整车操纵稳定性试验，获取操纵稳定性试验数据；
在仿真软件中修改动力学模型，定义整车质心和惯量；
对设定的各个操纵稳定性工况进行整车操纵稳定性性能标定，包括在设定的各个操纵稳定性工况下，通过对参数进行微调，使该工况下的实测数据与操纵稳定性试验获取的对应工况下的试验数据一致。
2.根据权利要求1所述的整车动力学模型操纵稳定性标定方法，其特征在于，所述设定的各个操纵稳定性工况包括整车稳态工况、整车瞬态工况、整车转向工况和整车频域工况；
进行整车操纵稳定性性能标定时，按照整车稳态工况、整车瞬态工况、整车转向工况和整车频域工况的顺序依次进行仿真标定。
3.根据权利要求2所述的整车动力学模型操纵稳定性标定方法，其特征在于，所述操纵稳定性试验数据包括整车侧倾角刚度曲线和不足转向度值，对整车稳态工况进行仿真标定包括对稳态回转工况的不足转向度和侧倾角刚度进行标定，标定过程为：
首先按实测数据调整前后轮前束角，再微调转向传动比和/或稳定杆尺寸，使整车侧倾角刚度的仿真曲线与试验曲线吻合，且不足转向度的仿真值与试验值一致。
4.根据权利要求3所述的整车动力学模型操纵稳定性标定方法，其特征在于，所述实测数据包括整车姿态参数和车轮定位参数，所述按实测数据调整前后轮前束角包括：
将初始对称的前后轮的前束角和外倾角调整至实车状态，使仿真模型姿态与实测整车姿态一致。
5.根据权利要求2所述的整车动力学模型操纵稳定性标定方法，其特征在于，所述操纵稳定性试验数据包括横摆角速度曲线、侧向加速度曲线、横摆角速度峰值和侧向加速度峰值，对整车瞬态工况进行仿真标定包括对角阶跃工况的横摆角速度响应时间、侧向加速度响应时间、横摆角速度超调量和侧向加速度超调量进行标定，标定过程为：
首先调整转向系统阻尼，使横摆角速度和侧向加速度的仿真曲线和试验曲线吻合，再微调减震器阻尼和/或衬套阻尼，使横摆角速度峰值和侧向加速度峰值的仿真值和试验值一致。
6.根据权利要求2所述的整车动力学模型操纵稳定性标定方法，其特征在于，所述操纵稳定性试验数据包括方向盘扭矩-侧向加速度曲线和中心转向工况指标值，对整车转向工况进行仿真标定包括对中心转向工况的最小转向灵敏度、方向盘0扭矩输入下侧向加速度、0.1g侧向加速度时的转向灵敏度、方向盘力矩特性指标进行标定，标定过程为：
首先调整转向助力曲线，使方向盘的扭矩-侧向加速度仿真曲线与试验曲线吻合，然后微调转向系统摩擦，使中心转向工况指标的仿真值与试验值一致。
7.根据权利要求2所述的整车动力学模型操纵稳定性标定方法，其特征在于，所述操纵稳定性试验数据包括幅频特性曲线、相频特性曲线、频域工况指标值，对整车频域工况包括对扫频工况的谐振频率、相位滞后角、谐振峰水平进行标定，标定过程为：
首先调整轮胎阻尼和限位块间隙，使幅频特性和相频特性的仿真曲线与试验曲线吻合，然后微调减震器阻尼，使频域工况指标的仿真值与试验值一致。
8.根据权利要求1所述的整车动力学模型操纵稳定性标定方法，其特征在于，所述开展样车的整车操纵稳定性试验，获取操纵稳定性试验数据包括：
将样车按满载状态进行配重；
在试验场进行样车的操纵稳定性试验，获取稳态回转工况、角阶跃工况、中心转向工况和扫频工况的试验数据。
9.根据权利要求1所述的整车动力学模型操纵稳定性标定方法，其特征在于，所述在仿真软件中修改动力学模型，定义整车质心和惯量包括：
修改整车仿真模型中的车身模板，建立质心位置点；
将整车质心定义到新建的质心位置点上；
定义整车质量和惯量信息，包括获取样车的悬架K&C台架试验的整车质量和惯量测试结果，并根据测试结果重新进行整车质量和惯量的配置。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至9任一项所述方法的步骤。
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Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115310337A (zh) * | 2022-10-12 | 2022-11-08 | 中汽研（天津）汽车工程研究院有限公司 | 基于人工智能的车辆动力学性能预测方法 |
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2022
- 2022-04-12 CN CN202210380940.2A patent/CN114818123A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115310337A (zh) * | 2022-10-12 | 2022-11-08 | 中汽研（天津）汽车工程研究院有限公司 | 基于人工智能的车辆动力学性能预测方法 |
| CN115310337B (zh) * | 2022-10-12 | 2023-03-31 | 中汽研（天津）汽车工程研究院有限公司 | 基于人工智能的车辆动力学性能预测方法 |
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