CN117491027A - 一种底盘调校系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种底盘调校系统及方法，涉及车辆仿真技术领域。本发明所述的底盘调校系统，包括驾驶模拟器、实时仿真机和减振器台架，实时仿真机分别与驾驶模拟器及减振器台架通讯连接；实时仿真机用于获取来自驾驶模拟器的驾驶员指令，根据驾驶员指令生成减振器作动指令；减振器台架用于根据来自实时仿真机的减振器作动指令生成减振器阻尼力；实时仿真机还用于获取来自减振器台架的减振器阻尼力，根据减振器阻尼力生成车辆运动姿态，并将车辆运动姿态发送到驾驶模拟器。本发明用减振器实物台架代替现有DIL虚拟开发技术中的减振器仿真模型，可以解决减振器仿真模型精度差的问题，进而使得DIL虚拟体验与实车体验更接近。
Description
技术领域
本发明涉及车辆仿真技术领域，具体而言，涉及一种底盘调校系统及方法。
背景技术
底盘调校是涉及汽车底盘部分的重要工程，其目的是优化汽车的悬挂、制动、转向和轮胎等底盘组件，以提高车辆的性能、稳定性、操控性和驾驶舒适性，为得到优秀的底盘动态性能，需要对开发中的车辆进行多轮减振器调试。
在底盘调校中，通常用到DIL(Driver-in-the-Loop，驾驶员在环)虚拟仿真技术，即在虚拟仿真中模拟真实的驾驶情境，将真实的驾驶员置于虚拟车辆控制的座驾中，以进行各种测试和评估。由于DIL的应用效果取决于车辆动力学模型尤其是减振器仿真模型的精准度，而目前通常采用固定的阻尼力曲线当作减振器仿真模型，容易出现仿真失真，导致DIL虚拟体验与实车体验差异大等问题。
发明内容
本发明解决的问题是如何降低DIL虚拟体验与实车体验的差异。
为解决上述问题，本发明提供一种底盘调校系统及方法。
第一方面，本发明提供一种底盘调校系统，包括驾驶模拟器、实时仿真机和减振器台架，所述实时仿真机分别与所述驾驶模拟器及所述减振器台架通讯连接；所述实时仿真机用于获取来自所述驾驶模拟器的驾驶员指令，根据所述驾驶员指令生成减振器作动指令；所述减振器台架用于根据来自所述实时仿真机的所述减振器作动指令生成减振器阻尼力；所述实时仿真机还用于获取来自所述减振器台架的所述减振器阻尼力，根据所述减振器阻尼力生成车辆运动姿态，并将所述车辆运动姿态发送到所述驾驶模拟器。
可选地，所述减振器台架包括减振器激励台，所述减振器激励台用于安装减振器，所述减振器激励台用于根据所述减振器作动指令控制所述减振器的运动模拟。
可选地，所述减振器台架还包括实时运动控制器，所述实时运动控制器用于根据所述减振器作动指令实时控制所述减振器激励台的运动。
可选地，所述实时运动控制器包括驱动电机，所述驱动电机用于根据所述减振器作动指令驱动所述减振器激励台做不同速度、不同频率和/或不同振幅的垂向运动。
可选地，所述减振器激励台包括左前减振器激励台、右前减振器激励台、左后减振器激励台和右后减振器激励台，所述左前减振器激励台、所述右前减振器激励台、所述左后减振器激励台和所述右后减振器激励台分别用于安装所述减振器中的左前减振器、右前减振器、左后减振器和右后减振器。
可选地，所述减振器激励台包括位移传感器和力传感器，所述位移传感器用于获取所述减振器的运动位移，所述力传感器用于获取所述减振器阻尼力。
可选地，所述驾驶员指令包括车辆的方向盘转角信号、制动踏板信号、油门信号和挡位信号。
可选地，所述车辆运动姿态包括车辆六自由度运动状态信息，所述实时仿真机用于根据所述减振器阻尼力确定虚拟车辆运动姿态以确定所述车辆六自由度运动状态信息。
可选地，所述实时仿真机配置有车辆动力学模型，所述实时仿真机用于将所述减振器阻尼力输入到所述车辆动力学模型中进行动力学解算以确定所述虚拟车辆运动姿态。
第二方面，本发明提供一种底盘调校方法，包括：
实时仿真机获取来自驾驶模拟器的驾驶员指令，根据所述驾驶员指令生成减振器作动指令；
减振器台架根据来自所述实时仿真机的所述减振器作动指令生成减振器阻尼力；
所述实时仿真机获取来自所述减振器台架的所述减振器阻尼力，根据所述减振器阻尼力生成车辆运动姿态，并将所述车辆运动姿态发送到所述驾驶模拟器。
本发明通过实时仿真机平台搭建虚拟的车辆运行环境，通过将减振器台架上真实的减振器阻尼力输入到实时仿真机平台的虚拟车辆，进而确定对应的车辆运动姿态发送到驾驶模拟器，即用减振器实物台架代替现有DIL虚拟开发技术中的减振器仿真模型，减振器实物台架可以将减振器作动的真实阻尼力1：1反馈到DIL的车辆动力学模型中，使得使得阻尼力更真实，可以解决减振器仿真模型精度差的问题，进而使得DIL虚拟体验与实车体验更接近。
附图说明
图1为本发明实施例的底盘调校系统的组成示意图；
图2为本发明实施例的减振器台架的组成示意图；
图3为本发明实施例的底盘调校方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
如图1所示，本发明实施例提供一种底盘调校系统，包括驾驶模拟器、实时仿真机和减振器台架，所述实时仿真机分别与所述驾驶模拟器及所述减振器台架通讯连接；所述实时仿真机用于获取来自所述驾驶模拟器的驾驶员指令，根据所述驾驶员指令生成减振器作动指令；所述减振器台架用于根据来自所述实时仿真机的所述减振器作动指令生成减振器阻尼力；所述实时仿真机还用于获取来自所述减振器台架的所述减振器阻尼力，根据所述减振器阻尼力生成车辆运动姿态，并将所述车辆运动姿态发送到所述驾驶模拟器。
具体地，底盘调校系统包括驾驶模拟器、实时仿真机和减振器台架，驾驶模拟器和减振器台架均与实时仿真机通讯连接(例如UDP或者EtherCAT通讯端口)。本实施例通过实时仿真机平台搭建虚拟的车辆运行环境，运行车辆动力学模型的虚拟车辆，虚拟车辆在仿真环境中行驶产生的悬架减振器位移(对应减振器作动指令)通过通讯线缆传递到减振器台架，减振器台架接收到信息后进行数据解析，模拟各减振器的运动执行相应的动作，同时将减振器台架上真实的减振器力值(即减振器阻尼力)输入到实时仿真机平台的虚拟车辆，形成仿真闭环。由于减振器阻尼力是非线性的，且随减振器当时运动的频率、速度等会有不同的迟滞效果，因此当前的实时仿真软件是没有办法建立高精度的减振器模型，而本实施例将现有DIL虚拟开发技术中的减振器仿真模型用减振器实物台架代替，减振器实物台架可以将减振器作动的真实阻尼力1：1反馈到DIL的车辆动力学模型中，使得阻尼力更真实，可以解决减振器仿真模型精度差的问题，进而使得DIL虚拟体验与实车体验更接近。
其中，驾驶模拟器作为车辆运动状态的执行单元，配置为显示虚拟车辆模型及场景模型，同时提供车辆六自由度的运动状态反馈，驾驶员坐在驾驶模拟器座椅上，驾驶模拟器根据实时仿真机提供的车辆运动姿态(例如车辆六自由度运动状态信息)，实时模拟实车的运动状态，驾驶员通过驾驶模拟器，将驾驶员指令(例如车辆的方向盘转角信号、制动踏板信号、油门信号、挡位信号)传递到实时仿真机，形成DIL驾驶员在环。例如，驾驶模拟器有模拟真实车辆输入的方向盘、油门踏板、制动踏板，这些输入信号通过线缆传递给实时仿真机，实时仿真机平台运行着车辆动力学仿真模型(虚拟车辆)，同时接收到驾驶模拟器输入信号，根据驾驶的操作输入，让虚拟车辆行驶在虚拟路面上，从而让虚拟车辆产生悬架跳动，悬架跳动意味着减振器在做拉伸和压缩运动，实时仿真机记录下当前虚拟车辆的减振器运动位移。
其中，实时仿真机作为所有通讯和信息交互的中央枢纽，配置为实时运行车辆动力学模型，并且解析出车辆六自由度运动状态信息和四个悬架减振器运动位移信息，同时提供给驾驶模拟器和减振器台架。
其中，减振器台架作为车辆四个减振器运动状态的执行单元和阻尼力反馈单元，配置为根据实时仿真机运行的车辆动力学模型实时解析出的四个减振器运动位移数据，实时进行减振器实物运动响应，同时将减振器实物因运动而产生的阻尼力传递给实时仿真机的车辆动力学模型，形成HIL硬件在环(Hardware-in-the-Loop)；减振器安装在实物台架，拆装方便，可以更加便捷地进行不同减振器阀系方案的性能评估，缩短开发周期。
其中，底盘调校包括悬挂系统调校，通常涉及软硬度调校(例如根据车辆用途和设计，调整悬挂系统的弹簧、减振器和防倾杆等组件的硬度)和悬挂几何学调校(调整悬挂几何学参数，如减振器位置、角度和悬挂几何学)。
其中，DIL虚拟仿真通常包括以下关键组成部分：
(1)虚拟仿真环境：计算机生成的虚拟世界，模拟了各种道路、交通情况、天气条件和其他驾驶因素，可以非常逼真地模拟真实世界的驾驶场景。
(2)虚拟车辆模型：代表了被测试车辆的动力学特性、悬挂系统、制动系统和转向系统等，模型允许虚拟车辆在仿真环境中以真实的方式行驶。
(3)驾驶员控制界面：驾驶员使用真实的驾驶座位、方向盘、踏板和其他控制设备来与虚拟车辆进行互动，可以操作车辆，感受虚拟环境中的驾驶情境。
(4)传感器和数据记录：在DIL虚拟仿真中，通常使用多种传感器来监测驾驶员的反应和虚拟车辆的性能，可以记录驾驶员的行为、车辆的动态响应以及各种参数，以便进行后续分析和评估。
其中，HIL(Hardware-in-the-Loop)虚拟仿真是一种工程技术，通常用于测试和验证嵌入式系统、控制系统和电子系统的性能，以下是HIL虚拟仿真的关键特点和组成部分：
(1)硬件部分：包括实际的硬件设备，如传感器、执行器、控制器和其他与系统交互的物理组件。这些硬件设备通常被连接到计算机系统，以便监测和控制它们的状态。
(2)虚拟仿真环境：计算机生成的虚拟模型，用于模拟系统的工作原理和外部环境。虚拟仿真环境允许工程师在仿真中模拟各种操作条件和情景。
(3)实时计算系统：HIL系统通常需要实时计算能力，以确保硬件和虚拟仿真环境之间的交互是实时的、稳定的。
(4)控制和监测：HIL系统允许工程师在虚拟仿真环境中执行各种测试和操作，同时监测硬件的响应，可以包括测试系统的稳定性、性能、容错性等。
可选地，所述减振器台架包括减振器激励台，所述减振器激励台用于安装减振器，所述减振器激励台用于根据所述减振器作动指令控制所述减振器的运动模拟。
具体地，减振器台架包括减振器激励台，减振器激励台用于安装减振器，可以根据实时仿真机输入的减振器作动指令控制减振器进行运动模拟。减振器激励台通常包括夹具和支撑结构，用于确保减振器的安全安装和稳定性。
可选地，所述减振器台架还包括实时运动控制器，所述实时运动控制器用于根据所述减振器作动指令实时控制所述减振器激励台的运动。
具体地，减振器台架包括实时运动控制器，通过实时运动控制器可以实现减振器激励台的实时运动控制。
可选地，所述实时运动控制器包括驱动电机，所述驱动电机用于根据所述减振器作动指令驱动所述减振器激励台做不同速度、不同频率和/或不同振幅的垂向运动。
具体地，实时运动控制器包括驱动电机，将直线电机作为执行机构，可以做不同速度、不同频率和不同振幅的垂向运动，当接收到实时仿真器传递过来的减振器运动位移值时，会同步让减振器台架产生相同的运动位移，而此时减振器台架安装的真实减振器也会同步运动，从而产生真实的减振器阻尼力。
可选地，所述减振器激励台包括左前减振器激励台、右前减振器激励台、左后减振器激励台和右后减振器激励台，所述左前减振器激励台、所述右前减振器激励台、所述左后减振器激励台和所述右后减振器激励台分别用于安装所述减振器中的左前减振器、右前减振器、左后减振器和右后减振器。
具体地，结合图2所示，减振器激励台包括左前减振器激励台(对应左前减振器FL)、右前减振器激励台(对应右前减振器FR)、左后减振器激励台(对应左后减振器RL)和右后减振器激励台(对应右后减振器RR)，各减振器激励台分别用于实现对应减振器的运动模拟。
其中，在车辆动力学仿真中，根据路面信息的不同，悬架的四个减振器作动位移是相互独立的，目前大部分硬件在环的HIL台架，对于减振器实物模拟是单个悬架的，不能够同时实现4个悬架的独立运动，实车仿真精度差，体验差与实车比较差异较明显；而本实施例可以同时实现四个悬架的独立运动，与驾驶模拟器和车辆动力学模型的实时数据同步(减振器台架的控制算法运行在实时系统，通过UDP协议与实时仿真机进行数据交换，降低减振器台架的运动响应迟滞)，延时低于10毫秒，有效解决硬件在环HIL和驾驶员在环DIL的实时性问题。
其中，在一般情况下，乘用车和轻型商用车的悬挂系统通常是四轮独立悬挂，每个车轮都有一个减振器。这四个减振器分别安装在车辆的四个车轮上，以减少车辆在行驶中的震动和颠簸，提高驾驶舒适性和操控性能。对于一些大型商用车辆、卡车、SUV和越野车等，可能具有更复杂的悬挂系统。这些车辆可能采用不同的悬挂配置，如前独立悬挂和后独立悬挂，或者采用更多减振器来应对更大的负载或特殊用途。减振器安装装置的数量可能会根据车辆的设计和用途而有所不同，因此本实施例中的数量也不限于四个。
可选地，所述减振器激励台包括位移传感器和力传感器，所述位移传感器用于获取所述减振器的运动位移，所述力传感器用于获取所述减振器阻尼力。
具体地，减振器激励台包括位移传感器和力传感器，还可以包括数据采集器，负责采集减振器运动位移和阻尼力。
可选地，所述驾驶员指令包括车辆的方向盘转角信号、制动踏板信号、油门信号和挡位信号。
具体地，驾驶员指令包括车辆的方向盘转角信号、制动踏板信号、油门信号和挡位信号。
其中，方向盘转角信号模拟驾驶员对方向盘的转动，包括转向的角度和速度。
其中，制动踏板信号模拟驾驶员对制动踏板的踩踏程度，以模拟车辆的制动操作。
其中，油门信号模拟驾驶员对油门踏板的踩踏程度，以控制车辆的加速度。
其中，挡位信号模拟驾驶员选择的驾驶模式或挡位(例如手动变速器的换挡或自动变速器的驾驶模式选择)。
可选地，所述车辆运动姿态包括车辆六自由度运动状态信息，所述实时仿真机用于根据所述减振器阻尼力确定虚拟车辆运动姿态以确定所述车辆六自由度运动状态信息。
具体地，车辆运动姿态包括车辆六自由度运动状态信息，实时仿真机根据减振器阻尼力确定虚拟车辆运动姿态，从而确定车辆六自由度运动状态信息，驾驶模拟器可以根据实时仿真机提供的车辆六自由度运动状态信息，实时模拟实车的运动状态。
其中，车辆的六自由度通常包括纵向运动、横向运动、垂直运动、横摆运动、俯仰运动和偏航运动。
可选地，所述实时仿真机配置有车辆动力学模型，所述实时仿真机用于将所述减振器阻尼力输入到所述车辆动力学模型中进行动力学解算以确定所述虚拟车辆运动姿态。
具体地，实时仿真机配置有车辆动力学模型，实时仿真机可以根据减振器阻尼力和车辆动力学模型进行动力学解算，从而得到虚拟车辆运动姿态。
车辆动力学仿真模型(虚拟车辆)的运动姿态，由悬架运动决定，当悬架在运动时，车辆运动姿态会发生变化，而悬架的运动姿态受到减振器阻尼力影响；当减振器阻尼力发生变化时，会传递给车辆动力学模型(虚拟车辆)，虚拟车辆通过自身动力学解算，输出虚拟车辆运动姿态(XYZ三个方向的轴向运动和XYZ三个方向的旋转运动，简称六自由度运动)，而驾驶模拟器本身就是六自由度结构，接收到虚拟车辆运动姿态后根据数据还原车辆运动状态。
其中，车辆动力学模型用于描述车辆在运动中的动力学行为，包括加速、制动、转向和悬挂系统的响应，通常包括车辆的质量、惯性、悬挂特性、轮胎性能、驱动系统等参数。车辆动力学模型的目标是预测车辆的运动轨迹、操控性能和性能指标，以便进行车辆设计、性能评估和控制系统开发。减振器通常是车辆动力学模型的一部分，因为悬挂系统的特性对车辆动力学行为具有重要影响。减振器仿真模型是一种专门的模型，用于模拟车辆悬挂系统中减振器的行为。减振器(也称为减震器)是悬挂系统的一部分，主要任务是减少车辆在行驶过程中的震动和颠簸，提高驾驶舒适性和路面附着力。减振器仿真模型通常考虑减振器的工作原理、阻尼特性、压缩和回弹行为等参数，以模拟减振器在不同路况下的响应。
结合图3所示，本发明另一实施例提供一种底盘调校方法，包括：
实时仿真机获取来自驾驶模拟器的驾驶员指令，根据所述驾驶员指令生成减振器作动指令；
减振器台架根据来自所述实时仿真机的所述减振器作动指令生成减振器阻尼力；
所述实时仿真机获取来自所述减振器台架的所述减振器阻尼力，根据所述减振器阻尼力生成车辆运动姿态，并将所述车辆运动姿态发送到所述驾驶模拟器。
虽然本发明披露如上，但本发明的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种底盘调校系统，其特征在于，包括驾驶模拟器、实时仿真机和减振器台架，所述实时仿真机分别与所述驾驶模拟器及所述减振器台架通讯连接；
所述实时仿真机用于获取来自所述驾驶模拟器的驾驶员指令，根据所述驾驶员指令生成减振器作动指令；
所述减振器台架用于根据来自所述实时仿真机的所述减振器作动指令生成减振器阻尼力；
所述实时仿真机还用于获取来自所述减振器台架的所述减振器阻尼力，根据所述减振器阻尼力生成车辆运动姿态，并将所述车辆运动姿态发送到所述驾驶模拟器。
2.根据权利要求1所述的底盘调校系统，其特征在于，所述减振器台架包括减振器激励台，所述减振器激励台用于安装减振器，所述减振器激励台用于根据所述减振器作动指令控制所述减振器的运动模拟。
3.根据权利要求2所述的底盘调校系统，其特征在于，所述减振器台架还包括实时运动控制器，所述实时运动控制器用于根据所述减振器作动指令实时控制所述减振器激励台的运动。
4.根据权利要求3所述的底盘调校系统，其特征在于，所述实时运动控制器包括驱动电机，所述驱动电机用于根据所述减振器作动指令驱动所述减振器激励台做不同速度、不同频率和/或不同振幅的垂向运动。
5.根据权利要求2所述的底盘调校系统，其特征在于，所述减振器激励台包括左前减振器激励台、右前减振器激励台、左后减振器激励台和右后减振器激励台，所述左前减振器激励台、所述右前减振器激励台、所述左后减振器激励台和所述右后减振器激励台分别用于安装所述减振器中的左前减振器、右前减振器、左后减振器和右后减振器。
6.根据权利要求2所述的底盘调校系统，其特征在于，所述减振器激励台包括位移传感器和力传感器，所述位移传感器用于获取所述减振器的运动位移，所述力传感器用于获取所述减振器阻尼力。
7.根据权利要求1所述的底盘调校系统，其特征在于，所述驾驶员指令包括车辆的方向盘转角信号、制动踏板信号、油门信号和挡位信号。
8.根据权利要求1所述的底盘调校系统，其特征在于，所述车辆运动姿态包括车辆六自由度运动状态信息，所述实时仿真机用于根据所述减振器阻尼力确定虚拟车辆运动姿态以确定所述车辆六自由度运动状态信息。
9.根据权利要求8所述的底盘调校系统，其特征在于，所述实时仿真机配置有车辆动力学模型，所述实时仿真机用于将所述减振器阻尼力输入到所述车辆动力学模型中进行动力学解算以确定所述虚拟车辆运动姿态。
10.一种底盘调校方法，其特征在于，包括：
实时仿真机获取来自驾驶模拟器的驾驶员指令，根据所述驾驶员指令生成减振器作动指令；
减振器台架根据来自所述实时仿真机的所述减振器作动指令生成减振器阻尼力；
所述实时仿真机获取来自所述减振器台架的所述减振器阻尼力，根据所述减振器阻尼力生成车辆运动姿态，并将所述车辆运动姿态发送到所述驾驶模拟器。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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