技术导向
思皓新能源V edyna及其在汽车平顺性分析中的应用
邢洪滨 施国标 张 昕 林 逸 (北京理工大学)
主题词 平顺性 汽车 应用
0 前言
由于计算机硬件和建模软件解算能力的实质性改善，对于汽车这样的复杂系统进行高精度仿真的技术在过去10年里有了很大进展。利用计算机解决复杂系统的分析和设计问题成为近年来一般力学和机构设计等领域的一个重要且进展迅速的研究方向，多体系统动力学分析软件应运而生，在汽车系统动力学领域，计算机仿真的应用已越来越广泛。
现在，越来越多的电子设备在汽车领域得到应用。为了加速包括硬件和软件在内的复杂控制系统的设计，在仿真、测试和快速原型阶段，需要一些先进的方法和开发工具。Vedyna(V eh ic le dyna m ic ana
lysis)是德国T eisis公司专门针对实时应用(硬件和软件在回路)和离线概念研究而开发的快速车辆动力学仿真软件。在奥迪、宝马等的研发中得到了广泛的应用，为轿车、商用车、F1方程式赛车，各种内燃机系统仿真等提供了精确、实用和便利的仿真环境。
1 V edyna软件理论基础
1.1 简介
V edyna软件以MATLAB为平台，提供开发具有实时能力的完全参数化多体动力学模型，它运行于MATLAB/S i m ulink环境下，将多体系统动力
收稿日期:2005-11-22学仿真和MATLAB控制计算的优势结合在一起，计算精确、迅速，从根本上解决了大型多体动力学软件在控制系统设计中需与MATLAB进行耦合仿真的问题，其在控制和实时仿真方面具有很大的优势。欧拉好猫2023新款电动汽车多少钱
软件的内核用C代码编写，应用优化的车辆模型运动方程和半隐式积分算法保证了仿真的数据稳定性和效率，数据流和接口以S i m u link模块来表示。用户也可以基于模型开发自己的控制算法或部件，并支持实时代码的生成。软件采用开放式、模块化的结构，易于集成外部模型或用户自定义模型。
1.2 理论基础
V edyna软件的理论基础是瑞尔教授在!汽车仿真∀中所提及的建模、生成的运动学方程式以及数字解析方法。
方程描述了车体和前后轴，由24个一阶常微分方程组成，定义了整车动力学关系。描述传动系统的方程包含19个常微分方程。其中4个定义了车轮的转角速度。转向系统的动力学方程包含5个常微分方程。另外利用弹性和阻尼对轮胎进行了描述。各个不同的系统通过广义力和广义力矩联系在一起。广义坐标和矢量用动态矩阵表示，可以降低每一个时间步长的计算量。在显式欧拉公式求解中，应用隐式稳定项加大了积分步长，在增强解算稳定性的同时，保证了仿真效率。
软件核心包括高精度的车辆模型、三维路面模型、各种操纵控制和虚拟驾驶员模型，不仅可以
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实现各种离线仿真，而且与dsPACE 相结合时，可实现实时仿真环境。其仿真环境如图1
所示。
图1 V edyna 仿真环境
2 平顺性应用分析
图2所示为应用V edyna 软件建立的整车动力学仿真模型，对平顺性进行分析。模型由9部分组成，包括底盘、发动机、轮胎、悬架和车轮等。各个
模块都具有明确定义的输入输出参数。模块之间的数据传递是依据专门设计的信息块和数据向量设定的。为获得精确的仿真结果，还对以下模型进
行了着重考虑。
图2 整车动力学仿真模型
斯巴鲁多少钱#车轮悬架的非线性弹性运动学模型;
#减振器弹性动力学模型;
2019元旦高速免费吗#发动机悬置的静、动特性力学模型;#乘客-座椅模型。
除了以上的这些，车辆模型还提供了外部轮胎和载荷单元模型的界面。
V edyna 软件嵌有t m easy 轮胎模块，可通过轮
胎的变形动态地计算出每个轮胎力。路面的坡度由三维点来确定，根据路面的统计特性、频谱密度以及二维波形来计算出不规则的路面。
应用此模型对整车的平顺性进行分析，试验采用乡村路面模型，路面为随机路面，路面高度变化见图3
。
图3 路面高度变化
仿真车速为80km /h ，匀速行驶。通过仿真得到了车身驾驶员座椅位置的纵向加速度、垂直加速度、侧向加速度、各车轮载荷的变化关系。表1给出了减小摩擦力、发动机悬置刚度、悬架缓冲块刚度对车轮载荷最大变化值的影响。
表1 车轮载荷最大变化值(∃F z =F z m ax -F zm in )
∃F z 原车值减小减振器摩擦力减小发动机悬置刚度减小悬架缓冲块刚度左前轮2.3830 2.4507 2.38912.2394右前轮2.4208 2.3856 2.38912.4148左后轮2.1450 2.2616 2.11132.1018右后轮
2.3355
2.2726
2.2997
2.1608
为了考虑减振器的阻尼，发动机的减震块、悬架缓冲块对汽车平顺性的影响，分析中分别减小了阻尼及刚度，可以看到随着减振器摩擦力的降低，汽车振动加速度将降低，车轮载荷变化量不明显；降低发动机减振块刚度值，汽车各方向振动加速度有明显下降，但对车轮载荷变化影响不大；悬架缓冲块刚度减小后，振动加速度略有增加，车轮
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载荷变化量下降明显。适当地调节这些参数，就能得到较为舒适的平顺性能。
3 结语
应用V edyna软件可以简便快捷地建立整车多体动力学模型，也可通过自定义模块，方便地进行精确的部件及控制系统设计。模型为完全参数化，解算速度快，求解精度高，提高了仿真分析的效率。
应用V edyna软件可快速准确地针对平顺性分析建立整车动力学模型。通过仿真分析方便地得出减振器阻尼、发动机减振块刚度、悬架缓冲块刚度对振动加速度和车轮载荷最大变化量的影响，从而可以适当改变其参数得到较好的行驶平顺性能，为分析平顺性对整车的影响提供了方便。
参考文献
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A bstract
The artic le introduces the theoretical basis o f V edyna so ft w are.U si n g V edyna soft w are,dyna m ic si m u la tion m ode l of co m p lete v eh ic le is established to do autom ob ile ride ana lysis,and to ana lyze the influence o f shock-absorber da m p ing,eng ine cush ion b lock r i g id ity and suspension bu ffer b lock r i g i d ity to v ibra tile acce leration.
(上接第32页)
件，涉及到多种计算机语言和支持软件。通过调试已成功实现各模块的对接，在使用中达到了很好的效果。动力性、经济性双目标综合优化模块根据不同的优化侧重点，通过采用不同的加权因子，可以做到按需优化。由于本软件设计的内容较多，因此在软件开发过程中，注意到了功能的可扩展性，对于服务程序、通讯等其它功能以后可根据需要逐步完善。
济南汽车爆炸参考文献
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A bstract
Co m bin ing w ith the respective advan tage o f language V isua l C++and MATLAB,design so ft w are fo r pa ra m ete r factors analy sis and op ti m iza tion of au to m otive po w er tra in is deve loped based on PC.The article ana lyzes the fra m e w o rk and function characte rs o f so ft w are s'com ponen ts, introduces rea listic princ i p le and v ision o f com b i n ed op ti m iza tion m odu le in detai.l U si n g the so ft w are to opti m ize the po w er tra i n o f a certa in bus ob ta ins a good resu l.t
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