車輛動力學及控制
任何（智能）車輛控制系統(tǒng)的構(gòu)成包括三大部分，即控制算法、傳感器技術(shù)和執(zhí)行機構(gòu)的開發(fā)。后兩者在技術(shù)上可以解決；但作為控制系統(tǒng)的關鍵，即尋求一個能夠為車輛系統(tǒng)提供良好性能的控制律，則需要控制理論與車輛動力學的緊密結(jié)合，比如主動懸架系統(tǒng)。
最后，更為廣泛的問題，來自于底盤控制系統(tǒng)的集成，及智能駕駛系統(tǒng)的發(fā)展與交聯(lián)。車輛控制系統(tǒng)已在某些領域得到成功應用，如防抱死制動系統(tǒng)、驅(qū)動力控制等，并逐步向車身側(cè)傾控制、可切換阻尼的半主動控制懸架和四輪轉(zhuǎn)向等其它方向拓展。盡管這些控制系統(tǒng)最初只限制于各自完成某些特定范圍的功能，但它們的結(jié)合及智能系統(tǒng)的交聯(lián)是車輛技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，也是未來車輛動力學研究新的挑戰(zhàn)與機遇。
圖：車輛動力學與控制系統(tǒng)的關系舉例
我們對汽車產(chǎn)品提出的安全、舒適、易于操縱及智能化等更高的要求，到目前智能駕駛的發(fā)展，體現(xiàn)了目前及未來的人-車關系的轉(zhuǎn)變。由于實際車輛在不同工況下車輛系統(tǒng)表現(xiàn)出不同特性，車輛系統(tǒng)的應用環(huán)境和評價指標也呈現(xiàn)多樣性和復雜性，除了要求駕駛者（或智能車輛控制算法）具有一定的適應性外，車輛動力學的重點也將集中在使整車系統(tǒng)在各種情況下都能有更好的車輛性能。
Simpack用于整車動力學分析
圖：整車分析Simpack 建模roadmap
比如基礎操穩(wěn)分析的多體系統(tǒng)模型和三維模型是基于運動圖、特性曲線和質(zhì)量構(gòu)建起來的，也被用來進行結(jié)構(gòu)空間與碰撞試驗，在此過程中，結(jié)構(gòu)的柔性、橡膠支承的剛度沒有被關注。這種分析一般在靜態(tài)，準靜態(tài)下進行。
在計算中也可以計入構(gòu)件的尺寸柔性。可以將變形借助模態(tài)分析來分解，通過相對較少的模態(tài)坐標和模態(tài)形式來趨近（利用SIMULIA Abaqus生成）。
在高動力學的操縱靈活性條件下，車輪支架、橫臂和減振器支柱的柔性可以對剪切載荷有顯著的影響，這些柔性的組合會在模型的力傳遞有很大的影響。
運用整車模擬，不僅可以對車輛的動力學性能和參數(shù)進行評價，還可以將產(chǎn)生的力在各個單個構(gòu)件的交叉點上及進行分解。典型研發(fā)分析如下：
- 整車模型的構(gòu)建和保養(yǎng)；
- 借助標準的駕駛行為進行修改；
- 底盤柔性動力學的改變對行駛動力學的影響；
- 構(gòu)件設計中動態(tài)載荷的計算。
車輛動力學 實時仿真一體化
圖：Simpack 用于主動&未來的車輛系統(tǒng)的功能
隨著智能汽車的發(fā)展，由于不同動力學調(diào)節(jié)系統(tǒng)的功能一體化要求，系統(tǒng)交聯(lián)將始終面臨以下問題：
1）不同控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)、及未來的智能駕駛系統(tǒng)之間作用會有重疊。因此必須精準確定制動系統(tǒng)和疊加轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的干涉作用，以避免最終在各控制器之間產(chǎn)生不希望的干擾。
2）大部分的系統(tǒng)都具有多種功能，如疊加轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，參與可變轉(zhuǎn)向系統(tǒng)比的調(diào)節(jié)，還參與車輛穩(wěn)定的調(diào)節(jié)。不同功能間必須協(xié)調(diào)。
3）整體功能連接的研發(fā)，最終產(chǎn)品性能的保證都有各系統(tǒng)供應商的參與，分配和研發(fā)非常復雜。
車輛動力學與控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)研發(fā)面臨的挑戰(zhàn)
- 電子電控系統(tǒng)的主要開發(fā)成本都在實車測試
- 實車測試由于其環(huán)境的真實性及測試可靠性，是ECU主要測試手段
- 車輛電子電控設計往往在整車研發(fā)非常后期
- 最大的挑戰(zhàn)：各部門均使用不同的模型，造成ECU設計仿真困難，各部門間沒有協(xié)同
- 在進行RT實時仿真時，需要額外的大量工作來進行 SiL & HiL （如果通過S-function / FMU）
- Compliance MBS模型和實時模型的一致性：未知！
- 電子電控系統(tǒng)在整車研發(fā)過程中的對標非常有限
Simpack車輛動力學一致性實時技術(shù)
- 避免重新對RT實時模型進行重復建模，并且用于SiL & HiL
- 保證MBS模型和實時模型的一致性，包括結(jié)構(gòu)，參數(shù)等
- 在整車開發(fā)過程中，加強并提前ECU開發(fā)，可以預先進行虛擬測試，對標匹配等
- 大大減少由實車測試和重復建模導致的重復工作和成本
Simpack實時仿真可以保證模型的一致性，其先進的解算技術(shù)，可以直接將Simpack用于動力學仿真的模型直接用于實時仿真，保證了具體動力學模可以實現(xiàn)多種應用下的復雜模型的實時仿真，如：硬件在環(huán)，軟件在環(huán)。無需模型縮減，無需代碼生成或編譯，無需查表法等，是唯一一款被認為可以將詳細動力學子結(jié)構(gòu)模型直接用于實時仿真的技術(shù)，目前已被眾多知名廠商廣泛采用。
圖：作用于縱向、橫向、垂直方向動力學的裝置，按功能置于不同領域
Simpack實時仿真應用范疇
圖：Simpack在知名公司模擬器及智能駕駛應用
1.駕駛模式；
2. 虛擬道路測試；
3. 性能仿真；
4. 極限工況仿真；
5. ECU、ADAS等開發(fā)；
6. 智能汽車開發(fā)；
7. 駕駛員操作行為仿真；
8. 復雜路況仿真；
9. 新技術(shù)驗證；
10. *用于智能汽車：
- 智能汽車控制策略驗證；
- 系統(tǒng)集成驗證及試驗；
- 無人車輛安全性驗證；
- ADAS系統(tǒng)驗證及評估；
- 人-車-環(huán)綜合評估與驗證；
- 駕駛培訓；
- 虛擬測試；
- 操作穩(wěn)定性評估；
- 復雜真實交通環(huán)境驗證；
- 極限、危險工況評估；
- ……..
最后，如果您想深入了解 Simpack 的具體應用，學習Simpack車輛完整模型的搭建流程，掌握Simpack車輛動力學分析中的典型工況應用，歡迎關注技術(shù)鄰聯(lián)合華東交通大學軌道交通技術(shù)創(chuàng)新中心開設的《Simpack 多體動力學軌交行業(yè)培訓班》：
Simpack 是專家級機電系統(tǒng)運動學/動力學仿真分析軟件，是世界上第一款采用完全遞歸算法、利用相對坐標系建立模型的多體動力學軟件。 Simpack 可以用來仿真模擬現(xiàn)實世界中任何的機械/機電系統(tǒng)，從僅僅只有幾個自由度的簡單系統(tǒng)到復雜系統(tǒng)，如汽車、火車、飛機、風機等，都能利用 Simpack 軟件進行模擬仿真。
Simpack Rail 是針對軌道車輛動力學仿真開發(fā)的專用模塊。在全球范圍擁有廣泛的用戶群，主要的機車制造商、供應商、運營商、高校和科研院所都在使用 Simpack Rail。通過 Simpack強大的建模功能和快速的計算速度能高效地預測和分析軌道車輛的動力學性能，從而大大降低了開發(fā)成本，縮短開發(fā)周期。
培訓目標
(1) 了解 Simpack 在軌道交通行業(yè)的具體應用，學習 Simpack 的基本操作流程。
(2) 掌握軌道車輛建模的常用單元，學習軌道車輛完整模型的搭建流程。
(3) 掌握軌道交通行業(yè)車輛動力學分析中的典型工況應用。
培訓對象
軌道交通行業(yè)的仿真工程師和設計工程師，了解基本的 Simpack 操作。
時間及地點
11月4-6日，南昌（華東交大）
講師介紹
培訓大綱
培訓詳情私信我~
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