汽车车桥模拟加载系统特性分析

汽车碰撞模拟仿真分析对车辆碰撞能量吸收特性的分析汽车碰撞是一个复杂的过程，涉及到汽车结构、材料力学特性和碰撞动力学等多个方面。

为了研究车辆碰撞时的动力学行为以及在碰撞中吸收能量的特性，人们越来越多地采用模拟仿真的方法进行分析和研究。

Ⅰ. 研究背景车辆碰撞事故是常见的交通安全问题之一，具有严重的人员伤亡和财产损失风险。

为了减少事故发生时的伤害程度，研究车辆碰撞能量吸收特性具有重要的意义。

Ⅱ. 汽车碰撞模拟仿真的基本原理汽车碰撞模拟仿真是通过建立数值模型，运用计算机辅助工程分析软件对碰撞过程进行计算和模拟。

其基本步骤包括几何建模、材料力学特性输入、边界条件设定以及求解过程。

Ⅲ. 碰撞能量吸收特性分析的方法为了分析车辆碰撞时的能量吸收特性，可以采用以下几种方法：1. 材料本构模型在模拟碰撞过程中，需要准确描述材料的物理力学特性。

通过选择合适的材料本构模型，可以模拟车辆在不同条件下的应力应变关系，从而分析碰撞过程中的能量吸收情况。

2. 模型优化设计通过对车辆结构进行优化设计，可以增加车辆碰撞时的能量吸收能力。

通过改变材料的厚度、形状等参数，可以减轻碰撞时对乘客和车辆的影响，提高碰撞安全性能。

3. 参数敏感性分析通过对关键参数进行敏感性分析，可以评估模型参数对碰撞能量吸收特性的影响程度，并确定影响能量吸收效果的主要因素。

这有助于指导优化设计和改进碰撞安全性能。

Ⅳ. 汽车碰撞模拟仿真案例分析以一辆小型轿车与一辆大型客车的前端碰撞为例进行分析。

通过模拟仿真，可以评估在碰撞过程中两车的能量吸收情况，并对碰撞后的车辆变形和应力分布进行分析。

在碰撞模拟过程中，通过设定合理的边界条件和材料特性，可以得到碰撞过程中的速度、加速度、位移等动力学参数。

通过对结果的分析，可以评估车辆碰撞时的能量吸收情况和车辆的安全性能。

Ⅴ. 结论汽车碰撞模拟仿真分析对车辆碰撞能量吸收特性的研究具有重要的意义。

通过模拟仿真可以定量评估碰撞能量吸收情况，并且为改进车辆结构设计提供依据，以提高车辆碰撞安全性能。

第50卷第4期中南大学学报(自然科学版) V ol.50No.4 2019年4月Journal of Central South University (Science and Technology)Apr. 2019 DOI: 10.11817/j.issn.1672−7207.2019.04.013多轴车辆轮桥加载试验台的解耦控制实验研究王慧1, 2，赵国超1，金鑫1(1. 辽宁工程技术大学机械工程学院，辽宁阜新，123000;2. 哈尔滨工业大学机电工程学院, 黑龙江哈尔滨, 150001)摘要：为研究多轴车辆轮边和传动桥的工作特性和可靠性，模拟四轴车辆的实际工况，基于二次调节技术试制轮桥模拟加载试验台。

针对轮桥试验台驱动转速和输出转矩存在的耦合干扰问题，建立系统传递函数并求解出传递函数之间的对角矩阵，利用对角矩阵对系统进行解耦控制，通过轮桥模拟加载试验台进行耦合干扰实验及解耦控制实验。

研究结果表明：通过对角矩阵对试验台进行解耦控制，能有效解决驱动转速和输出转矩之间的耦合干扰问题，本实验中驱动转速误差减小78%，二次输出转矩误差减小67%，轮边输出转矩误差减小29%，解耦后提高了试验台可控性，可使试验台满足车辆轮桥的动态模拟加载实验的需求，研究结果可为此类轮桥试验台的设计及模拟加载实验提供一定的实验基础。

关键词：多轴车辆；传动桥；试验台；解耦控制；模拟加载中图分类号：TH113; TP302 文献标志码：A 文章编号：1672−7207(2019)04−0854−10Experimental study on decoupling control forwheel-bridge simulated test bench of multiaxial vehiclesWANG Hui1, 2, ZHAO Guochao1, JIN Xin1(1. School of Mechanical Engineering, Liaoning Technical University, Fuxin 123000, China;2. School of Mechanical and Electronic Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China)Abstract: In order to study the working characteristics and reliability of multiaxial vehicles' wheel-bridge, the actual working conditions of the four-axle vehicle were simulated and the wheel-bridge simulated loading test bench was established based on the secondary regulation technology. In view of the coupled interference problem between the driving speed and output torque of wheel-bridge test bench, the system transfer function was established, and the diagonal matrix between the transfer functions was solved. The diagonal matrix was used to decoupling the system and the coupled interference experiment and decoupling control experiment were carried out by the wheel-bridge test bench. The results show that the decoupling control of the test bench by the diagonal matrix can effectively solve the coupled interference problem between the driving speed and the output torque. In this test, the drive speed error is reduced by 78%, the secondary output torque error is reduced by 67% and the wheel side output torque is reduced by 29%. The test bench has better controllability by using diagonal matrix decoupling control, and it can meet the demand of vehicle wheel-bridge dynamic simulation loading experiment. The results can provide a certain experimental basis for the design of this kind of wheel bridge test bench and the simulated loading experiment.Key words: multiaxial vehicle; drive axle; test bench; decoupling control; simulated loading收稿日期：2018−06−19；修回日期：2018−08−01基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(51405213) (Project(51405213) supported by the National Natural Science Foundation of China) 通信作者：王慧，博士，教授，从事二次调节技术研究；E-mail：*******************第4期王慧，等：多轴车辆轮桥加载试验台的解耦控制实验研究855随着对车辆安全可靠性和运行性能要求的不断提高，车辆关键部件的模拟加载试验研究越来越受到重视[1–2]。

试验数据处理：根据测定数据，寻找各参数间的相互关系，用方程或图形予以表达。

试验数据的表达方式：数字表达、图形表达、经验公式表达试验数据的曲线拟合：将实验数据用最能反映实验过程规律的函数式来表示。

通常采用最小二乘法原理进行曲线拟合。

最小二乘法原理： 数据的残差平方和最小的曲线是最能反映实验数据的曲线。

一元线性回归分析及方法：回归分析：采用最小二乘法原理确定实验数据之间的关系（求经验公式）的数理统计方法。

一元回归：影响过程只有一个因素时（处理两个变量之间关系）； 1其中：a 、b 为线性回归系数。

为测定数据的平均值。

2 确定回归方程的回归参数：按最小二乘原则确定回归方程的回归参数。

令：Qy 为偏差的平方和。

故3 对任何两个变量x 、y （初步判定有线性相关关系）都能按上式找出其回归方程，但只有在两变量线性相关显著时，该回归方程才有实际意义。

方差检验法：令：y 对自由度f ＝n －1。

据公式有：回归平方和u：F α其中：偏差平方和自由度f q ＝f －f u总偏差平方和：f=n －1＝f u ＋ f q 回归平方和自由度f u =自变量个数；。

显著性判断：回归高度显著（ α＝ 0.01 ）； 回归显著（ α＝ 0.05 ）； 回归不显著（ α＝ 0.1 ）。

根据显著性自由度α（或称置信度 ）及回归平方和自由度f u 、偏差平方和自由度f q 查F α分布表进行比较。

可以化为线性回归的非线性关系：有的非线性关系可以转化为线性回归处理。

常见转换双曲线：1/y ＝a ＋b/x ，令：X ＝1/x → Y ＝A ＋BX ； 对数曲线： y ＝a ＋b ㏑x ，令：X ＝㏑x →Y ＝A ＋BX ；指数曲线： y ＝ae bx ，两边取对数并令：Y ＝㏑Y ，A ＝㏑a →Y ＝A ＋BX幂函数曲线：y ＝ax b ，两边取对数并令：Y ＝㏑y ，X ＝㏑x ，A ＝㏑a →Y ＝A ＋BX随机性数据处理：min ===∑∑∧21i 12i )i -(y υy n n y Q 21i i 21i 12i )bx -a -(y )i -(y υy )(∑∑∑===∧nn n y Q1、时域与幅值域分析内容：时域内容有自相关函数和互相关函数；幅值域有均值、方差、均方差、概率密度函数等。

车辆道路模拟试验系统随着我国汽车工业的迅猛发展，尤其是我国加入WTO后，伴随着新的《汽车产业发展政策》以及《缺陷汽车产品召回管理规定》的出台，汽车工业面临着新的机遇和挑战，努力提高汽车整车质量和加快新车型的研发速度是汽车工业的唯一出路，这不仅对汽车工业提出了更高的要求，同时也对试验设备制造业提出了新的课题，如何更加逼真的模拟道路试验并缩短试验时间以缩短新车型的研发周期成了汽车工业和试验设备制造业的共同追求。

1．道路模拟试验的发展和回顾从1886年世界第一辆真正意义的汽车诞生以来，汽车工业走过了一百多年的发展历程。

汽车的诞生彻底改变了人民的生活，同时对汽车也提出了新的要求：行驶寿命、行驶安全等等，如何更好的提高汽车的行驶寿命，同时又要降低成本成了汽车研发工程师的追求，于是提出了全历程的道路试验——试车场跑道跑车试验，通过试验为汽车研发工程师提供了宝贵的设计更改依据，但随着汽车工业的进一步发展，汽车工业的竞争日趋激烈要求汽车制造商必须更快的推出新一代的车型，才能保证在激烈的市场竞争中立于不败之地，于是到了20世纪60年代出现了室内台架模拟试验。

1.1简单路面模拟道路试验经历了漫长的发展历程，即使到了今天在汽车工业发展相对落后的中国仍在使用这种方法，这种方法存在着先天的缺点：试验结果受天气以及驾乘人员等因素的影响较大，试验结果的精度以及重复性较差，试验周期长。

到了20世纪60年代，汽车的设计和试验随着电液伺服闭环技术的日趋成熟逐渐由静态力学试验模式发展到动态特性的研究，1962年美国通用汽车公司凯迪拉克轿车部提出了委托美国MTS公司设计制造一台汽车道路模拟机的计划，经过双方密切合作于1965年制造完毕并投入使用，这就是世界上第一台汽车道路模拟机。

其输入信号是这样获得的：对安装在车身上的加速度传感器测得的加速度信号进行两次积分获得车身对路面的绝对位移，通过安装在车身两侧的测试轮测量测试轮与汽车车身的相对位移，二者的差就是路面高程在时间历程上的波形，即汽车道路模拟机的输入信号，但这种方法存在其很大的缺点：轮胎的包容性未能被模拟；存在轨迹误差。

carsim相关实验报告汽车模拟器（Carsim）相关实验报告引言：汽车模拟器（Carsim）是一种先进的虚拟仿真系统，可以模拟车辆在不同道路和环境条件下的行驶情况。

本实验旨在通过Carsim模拟器，对车辆的动力学性能、悬挂系统和制动系统等进行测试和分析，以便更好地理解汽车的行驶原理和优化车辆性能。

实验一：动力学性能测试在本实验中，我们选择了一辆普通轿车作为测试对象，通过Carsim模拟器进行动力学性能测试。

首先，我们设置了不同的车速和转向角度，观察车辆的加速度和转向响应。

实验结果表明，车辆的加速度与发动机功率和质量有关，而转向响应则受到转向系统和悬挂系统的影响。

通过调整这些参数，我们可以改善车辆的动力学性能，提高操控性和舒适性。

实验二：悬挂系统测试悬挂系统是车辆的重要组成部分，对车辆的行驶稳定性和舒适性有着重要影响。

在本实验中，我们通过Carsim模拟器测试了不同类型的悬挂系统对车辆行驶性能的影响。

实验结果显示，采用独立悬挂系统的车辆在通过颠簸路面时具有更好的悬挂性能，能够减少车身的倾斜和颠簸感，提高行驶的平稳性和舒适性。

而传统的刚性悬挂系统则对车辆的操控性能有一定的提升作用。

因此，在选择悬挂系统时，需要根据不同的需求进行权衡和选择。

实验三：制动系统测试制动系统是车辆安全性的关键因素之一，对车辆的制动距离和稳定性有着重要影响。

在本实验中，我们通过Carsim模拟器测试了不同制动系统对车辆制动性能的影响。

实验结果显示，采用盘式制动系统的车辆具有更短的制动距离和更好的制动稳定性，能够更有效地控制车辆的速度。

而鼓式制动系统则在制动力分配和制动温度方面存在一定的不足。

因此，在选择制动系统时，需要根据车辆的使用环境和需求进行合理选择。

结论：通过Carsim模拟器的实验，我们对车辆的动力学性能、悬挂系统和制动系统等进行了全面的测试和分析。

实验结果表明，通过调整车辆的参数和选择适当的悬挂系统和制动系统，可以改善车辆的性能和行驶稳定性，提高操控性和舒适性。

汽车主动悬架系统建模及动力特性仿真分析首先，我们需要对汽车主动悬架系统进行机械建模。

主动悬架系统主要由减震器、弹簧、控制器和执行器组成。

减震器负责吸收车辆运动过程中的冲击力，提供较好的悬挂效果；弹簧则起到支撑车身和调整悬挂硬度的作用；控制器负责监测车辆的运动状态，并根据传感器的反馈信号调整悬挂硬度；执行器负责根据控制信号改变减震器的工作状态。

这些组成部分可以用方程和图表表示，以便进行后续仿真分析。

接下来，我们可以进行汽车主动悬架系统的动力特性仿真分析。

在仿真分析中，我们可以改变各个部件的参数，如弹簧硬度、减震器阻尼、控制器的响应时间等，以观察这些参数对悬挂系统的影响。

通过仿真分析，我们可以得到不同参数下悬挂系统的动力特性，如车辆的悬挂位移、车身加速度、车轮载荷等。

同时，我们也可以通过仿真分析来验证主动悬架系统对车辆行驶稳定性和驾驶舒适性的改善效果。

比较不同参数下的悬挂系统对车辆悬挂位移和车身加速度的变化，可以评估不同参数下的系统性能。

此外，还可以通过对比不同参数下车轮载荷的变化来了解悬挂系统对车辆操控性的改善效果。

通过这些仿真分析，我们可以得到最佳的悬挂系统参数，以优化车辆的行驶稳定性和驾驶舒适性。

总之，汽车主动悬架系统的建模和动力特性仿真分析是对该系统性能评估的重要环节。

通过对系统进行机械建模和动力仿真分析，可以得到系统的动力特性，并评估系统的改善效果。

这些分析结果将为系统设计和优化提供指导，以满足驾驶者的驾驶需求和提高汽车悬挂系统的性能。

汽车仿真模型分析报告在进行汽车仿真模型分析报告之前，我们首先需要明确分析的目标和方法，以便能够准确地评估汽车模型的性能和行为。

本报告旨在对汽车仿真模型进行全面的分析和评估。

1. 模型描述和假设在本节中，我们将描述汽车仿真模型的结构和基本假设。

模型的结构描述包括汽车的物理特性、动力系统、操控系统、驱动模型等。

假设部分包括对道路和环境条件的假设，以及对驾驶员行为和决策的假设。

2. 参数估计在本节中，我们将讨论如何估计和确定汽车仿真模型中的参数。

参数估计包括对汽车的质量、惯性矩阵、轮胎和悬挂系统的特性等进行测量和计算。

此外，我们还将讨论参数敏感性分析和不确定性处理技术，以评估参数估计的可靠性。

3. 驾驶行为建模本节将描述对驾驶员行为和决策进行建模的方法。

这包括对驾驶员的感知、预测、路径规划和车辆控制行为进行建模。

我们将介绍常用的驾驶行为模型，如纵向和横向运动模型，并讨论模型的准确性和适用性。

4. 模型验证与验证在本节中，我们将讨论如何验证汽车仿真模型的准确性和可靠性。

验证方法包括与实际测量数据进行比较、与其他模型进行对比和敏感性分析等。

我们还将讨论如何使用验证结果来确定模型的适用范围和局限性。

5. 性能评估与改进本节将评估汽车仿真模型的性能和表现。

性能评估涉及模型的准确性、稳定性、即时性和可扩展性等方面。

我们将讨论如何根据评估结果对模型进行改进和优化，以提高模型的性能和可用性。

6. 结论和展望在本节中，我们将对整个汽车仿真模型分析报告进行总结，并提出未来的研究方向和改进建议。

我们还将讨论目前所遇到的挑战和限制，并展望汽车仿真模型研究的发展方向。

在以上的内容中，我们将对汽车仿真模型进行全面的分析和评估，并提出相应的建议和改进措施。

通过该报告，我们将能够更好地理解和应用汽车仿真模型，提高汽车系统设计和性能评估的效率和准确性。

汽车运动控制系统仿真设计姓名：学号：912110300325班级：9121102001一、题目介绍针对具体的设计对象进行数学建模，然后运用经典控制理论知识设计控制函数，并应用Matla进行仿真分析。

通过本次仿真设计，建立理论知识与生活中对象之间的联系，加深和巩固所学的控制理论知识。

二、控制对象分析1、控制设计对象简化图2、机构特征汽车运动控制系统如图1所示。

忽略车轮的转动惯量，且假定汽车受到的摩擦阻力大小与运动速度成正比，方向与汽车运动方向相反。

根据牛顿运动定律，该系统的模型表示为：mv +bv=uy=v（1）其中，u为汽车驱动力（系统输入），m为汽车质量，b为摩擦阻力与运动速度之间的比例系数，v为汽车速度（系统输出），v为汽车加速度。

3、对系统的参数进行如下设定：汽车质量m=1200kg比例系数b=60 N·s/m汽车的驱动力u=600 N。

三、题目要求分析当汽车的驱动力为600N时，汽车将在5秒内达到10m/s的最大速度。

由于该系统为简单的运动控制系统，因此将系统设计成10％的最大超调量和2％的稳态误差。

这样，该汽车运动控制系统的性能指标设定为：上升时间：<5s；最大超调量：<10％；稳态误差：<2％。

所以，写出控制系统的数学模型：为了得到控制系统传递函数，对式（1）进行拉普拉斯变换，假定系数的初始条件为零，则动态系统的拉普拉斯变换为既然系统输出是汽车的速度，用Y（s）替代v（s），得到msV s+bV s=u(s)Y s=V(s)（2）由于系统输出是汽车的运动速度，用Y(S)替代V(s)，得到：msY s+bY s=U(s)（3）该控制系统汽车运动控制系统模型的传递函数为：Y(s) U(s)=1ms+b（4）由此，建立了系统模型。

四、系统模型的仿真根据我们建立的数学模型，求系统的开环阶跃响应由汽车质量m=1200kg，比例系数b=60 N·s/m，汽车的驱动力u=600 N。