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《履带式特种车辆精细化动力学建模与仿真》篇一一、引言随着科技的进步和军事需求的日益增长，履带式特种车辆在各种复杂环境下的性能要求愈发严格。
为了更好地理解其运动特性、优化设计以及提高仿真精度，精细化动力学建模与仿真成为了研究的热点。
本文旨在探讨履带式特种车辆精细化动力学建模的关键技术和仿真方法，并验证其在实际应用中的效果。
二、动力学建模（一）模型假设与简化在进行动力学建模时，为简化问题，我们做出了以下假设和简化：1. 履带与地面接触视为刚体，不考虑变形；2. 车辆系统为刚体系统，忽略车辆内部的弹性变形；3. 仅考虑车辆直线行驶和转向运动。
（二）建模过程基于拉格朗日力学和刚体动力学原理，我们可以构建履带式特种车辆的动力学模型。
该模型主要包含以下部分：1. 履带与地面相互作用力模型；2. 车辆运动学模型，包括直线行驶和转向运动的数学描述；3. 车辆动力学模型，包括力矩、力以及它们对车辆运动的影响。
（三）模型验证通过与实际车辆进行对比实验，验证了所建立的动力学模型的准确性。
实验结果表明，该模型能够较好地反映履带式特种车辆在实际环境中的运动特性。
三、仿真与结果分析利用所建立的动力学模型，我们进行了仿真实验。
通过改变不同参数，如地面摩擦系数、车辆质量等，观察车辆的运动状态变化。
仿真结果与实际测试结果相吻合，证明了仿真方法的可行性。
四、结论本文通过对履带式特种车辆精细化动力学建模与仿真的研究，为优化设计和提高仿真精度提供了有力支持。
未来，我们将继续深入该领域的研究，以提高履带式特种车辆在复杂环境下的性能。
五、致谢感谢所有参与本研究的同仁们，是你们的辛勤工作使得这项研究得以顺利进行。
新能源车辆动力系统的建模、仿真及优化算法新能源车辆动力系统建模、仿真及优化算法是新能源汽车领域的关键问题之一。
该问题主要涉及到电池、电机、控制器等多个方面，需要对各个部件进行系统建模与分析，并提出相应的优化算法，以提高新能源车的整体性能。
建模方面，根据新能源车辆的实际情况和工作原理，可采用不同的建模方法，如基于物理原理的建模、基于统计学模型的建模、基于神经网络的建模等。
其中，基于物理原理的建模是一种较为常用的方法，能够准确地描述电池、电机、传动系统等部件的物理特性，并利用物理公式对其进行计算模拟。
仿真方面，通过对建立的模型进行仿真，可以得到部件的工作性能、功率输出、能量转换效率等参数，并得到整车的动力性能、能耗性能等指标，从而为新能源车辆的设计和优化提供有效的依据。
优化算法方面，目前广泛应用的算法包括PID控制算法、模型预测控制算法、基于遗传算法的优化算法等。
其中，基于遗传算法的优化算法是一种较为有效的方法，能够对多个参数进行优化，并考虑到不同变量之间的相互影响。
综上所述，新能源车辆动力系统建模、仿真及优化算法是新能源汽车领域中的重要问题，其研究将为新能源车的设计和优化提供有效的理论依据，同时也有助于推动新能源汽车产业的发展。
一、新能源车背景概述（一）新能源车的定义新能源车是指以新型能源为动力的汽车，它采用的能源比传统燃油车更加环保、经济、节能，包括电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车等。
（二）新能源车的发展历程新能源汽车的概念和技术在上世纪就已经开始研究，但直到21世纪，随着环境污染和能源危机的凸显，新能源汽车才开始大力推广。
国内外政府涌现出一系列鼓励新能源汽车发展的政策。
中国政府发布了一系列《新能源汽车产业发展规划》，并出台多项补贴政策，促进新能源汽车市场增长。
（三）新能源车的发展现状随着新能源汽车技术的日益成熟，越来越多的新能源车型开始进入市场。
截至2021年，我国新能源汽车保有量已超过500万辆，市场规模不断扩大。
《履带式特种车辆精细化动力学建模与仿真》篇一摘要：本文旨在探讨履带式特种车辆精细化动力学建模与仿真方法。
首先，通过文献综述介绍国内外相关研究现状及发展趋势；其次，详细阐述建模过程中的关键步骤和仿真方法；最后，通过实际案例分析验证模型的准确性和可靠性，并探讨仿真结果在实际应用中的价值。
一、引言随着科技的不断发展，履带式特种车辆在军事、救援、工程等领域的应用越来越广泛。
为了更好地研究其运动性能、动力学特性和优化设计，精细化动力学建模与仿真成为重要的研究方向。
本文将重点探讨履带式特种车辆的动力学建模与仿真方法，为相关领域的研究提供参考。
二、文献综述履带式特种车辆的动力学建模与仿真研究，国内外均有大量学者进行了深入探讨。
国内研究主要关注于模型的建立和算法的优化，以及在特定环境下的应用。
国外研究则更注重于模型的精确性和仿真结果的可靠性。
随着计算机技术的不断发展，越来越多的研究者开始采用先进的仿真技术来研究履带式特种车辆的动力学特性。
三、动力学建模履带式特种车辆的动力学建模主要包括以下几个步骤：1. 确定研究对象和目标：明确建模的目的和需求，如研究车辆的通过性能、越野性能等。
2. 建立数学模型：根据履带式车辆的物理特性，建立相应的数学模型，包括车辆的几何参数、运动学参数、动力学参数等。
3. 参数确定与校准：通过实验数据对模型参数进行确定和校准，以保证模型的准确性和可靠性。
4. 模型验证：通过与实际车辆的测试数据进行对比，验证模型的准确性和可靠性。
四、仿真方法履带式特种车辆的仿真方法主要包括以下几种：1. 多体动力学仿真：通过建立车辆的多体模型，模拟车辆在不同环境下的运动状态。
2. 有限元仿真：通过有限元分析软件对车辆结构进行仿真分析，研究其应力分布和变形情况。
3. 虚拟样机技术：通过建立虚拟样机，对车辆进行虚拟测试和评估，以优化设计。
五、案例分析以某型履带式特种车辆为例，采用上述动力学建模与仿真方法进行案例分析。
《履带式特种车辆精细化动力学建模与仿真》篇一一、引言随着科技的进步和军事需求的不断升级，履带式特种车辆在各种复杂环境下的作业能力受到了广泛关注。
为了更好地研究其运动性能、动力学特性和优化设计，精细化动力学建模与仿真成为了必要手段。
本文旨在探讨履带式特种车辆精细化动力学建模的方法，以及仿真结果的分析与应用。
二、履带式特种车辆动力学建模1. 模型假设与简化在建立履带式特种车辆动力学模型时，首先需要对实际车辆进行合理的假设与简化。
包括假设车辆行驶在平坦地面上，忽略空气阻力等因素的影响。
此外，还需将复杂的履带系统简化为数学模型中的传动机构，以便进行后续的动力学分析。
2. 动力学方程的建立根据履带式特种车辆的构造和工作原理，可以建立包括发动机动力系统、传动系统、履带系统等在内的动力学方程。
其中，发动机动力系统主要考虑发动机的输出功率和扭矩；传动系统则涉及变速器、差速器等部件的传动效率；履带系统则需考虑履带的摩擦力、接地比压等因素。
通过这些方程，可以描述车辆在不同工况下的运动状态。
三、仿真分析与验证1. 仿真软件的选择与应用为了进行精细化动力学仿真，需要选择合适的仿真软件。
本文选用多体动力学仿真软件，该软件具有强大的建模和求解能力，能够准确模拟履带式特种车辆在不同地形和环境下的运动状态。
2. 仿真结果分析通过仿真软件，可以得到履带式特种车辆在不同工况下的速度、加速度、力等参数。
对这些参数进行分析，可以了解车辆的动力学特性，如牵引性能、爬坡能力等。
此外，还可以通过仿真结果对车辆的设计进行优化，提高其性能。
3. 仿真结果验证为了验证仿真结果的准确性，可以将仿真结果与实际试验数据进行对比。
通过对比分析，可以评估仿真模型的可靠性，为后续的优化设计提供依据。
四、仿真结果的应用1. 战场环境适应性分析通过仿真分析，可以了解履带式特种车辆在不同战场环境下的运动性能和适应性。
这有助于为军事决策提供依据，如选择合适的作战地域、制定作战计划等。
《履带式特种车辆精细化动力学建模与仿真》篇一摘要：本文着重于对履带式特种车辆进行精细化动力学建模与仿真。
文章首先介绍研究背景及意义，随后对现有研究进行了概述。
在理论模型建立过程中，我们通过合理的假设和科学的推导，提出了符合履带式特种车辆实际运动特性的动力学模型。
并通过先进的仿真技术，验证了模型的准确性。
本文的研究为提升特种车辆的行驶性能和安全性能提供了有力的理论依据和支撑。
一、引言随着科技的不断进步，特种车辆在军事、救援、工程等领域的应用越来越广泛。
履带式特种车辆因其良好的越野性能和适应复杂环境的能力，在各种极端环境中都能表现出良好的机动性。
然而，为了进一步提高其行驶性能和安全性能，深入研究其动力学特性及建立精细化动力学模型变得尤为重要。
本文将通过精细化动力学建模与仿真，探究履带式特种车辆的动态特性及行为规律。
二、研究背景与现状目前，国内外学者对履带式特种车辆的动力学研究主要集中在模型建立、仿真分析和实验验证等方面。
然而，由于履带式特种车辆的结构复杂，其动力学模型往往难以准确描述其实际运动特性。
因此，建立精细化动力学模型，对于提高特种车辆的行驶性能和安全性能具有十分重要的意义。
三、精细化动力学模型的建立3.1 模型假设与参数设定为了简化建模过程并准确反映履带式特种车辆的动态特性，我们进行了以下假设和参数设定：假设车辆行驶在平坦路面上，不考虑侧倾和俯仰等非线性因素；设定了包括履带张紧力、地面摩擦系数等在内的关键参数。
3.2 模型推导与建立基于动力学理论，我们推导出了符合履带式特种车辆实际运动特性的动力学模型。
该模型包括了车辆的驱动系统、转向系统、制动系统等关键部分的动力学方程。
通过这些方程，我们可以精确描述车辆在各种行驶条件下的动态特性。
四、仿真验证4.1 仿真环境搭建我们采用了先进的仿真软件，搭建了履带式特种车辆的仿真环境。
通过设定不同的路面条件、气象条件以及车辆载荷等参数，我们可以模拟出各种实际行驶场景。
湖南农业大学车辆工程专业毕业设计履带底盘及驱动系统建模与仿真Modeling and Simulation of tracked chassis and drive system学生姓名：刘延韬学号：201240670127年级专业及班级：2012级车辆工程（1）班指导老师及职称：李军政教授学院：工学院湖南·长沙提交日期：2016年5月湖南农业大学全日制普通本科生毕业论文诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。
除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
毕业论文作者签名：年月日履带底盘及驱动系统建模与仿真学生：刘延韬指导老师：李军政（湖南农业大学工学院，长沙 410128）摘要:此设计以电脑仿真技术并结合履带底盘及驱动系统的三维模型构建履带行驶系统虚拟实验平台，对坦克车与水底行走车辆的履带行驶系统进行建模，并对其直线行驶性能，爬坡越障性能与转向性能进行软件仿真，对结果进行分析和总结。
此过程中使用了计算机三维图形设计的理论知识、三维建模技术和仿真技术（主要使用软件：pro/E、recurdyn），实现了三维模型建立与仿真分析。
关键词：三维建模；多体运动仿真分析；履带行驶系统建模与仿真；目录履带底盘及驱动系统建模与仿真 (1)前言 (5)1坦克履带车身三维模型制作 (8)1.1使用Pro/E建立坦克履带车车身 (8)装配炮塔与车身 (9)1.2使用recurdyn对履带部分建模 (10)1.2.1创建履带板与驱动轮 (10)1.2.2创建履带行走机构 (12)1.3履带子系统仿真 (14)1.4地面参数的设定 (15)2水底行走履带车建模 (17)3坦克履带车辆仿真分析 (21)3.1坦克履带车软质与硬质地面过坡承重轮受力分析 (21)3.2坦克履带车辆单边转向分析 (22)3.3坦克履带车辆原地转向仿真分析 (23)3.4坦克履带车辆扭矩悬挂仿真 (25)4水底行走履带车仿真分析 (27)4.1直线行走仿真分析 (27)4.2转向行走仿真分析 (29)4.3水底行走履带车爬坡，越沟行走仿真分析 (30)4.4水底行走履带车履带增设悬挂系统 (32)5总结 (34)6书目 (36)前言虚拟现实技术是基于近年来的物体几何建模技术、特征、菜单交互、并行处理、智能化多体系统仿真技术的产物。
《履带式特种车辆精细化动力学建模与仿真》篇一一、引言随着科技的进步和军事需求的不断增长，履带式特种车辆因其卓越的越野能力和稳定性，在军事、救援和工程领域中扮演着重要角色。
对履带式特种车辆进行精细化动力学建模与仿真，不仅能够提升其设计效率和性能，还有助于对实际使用过程中的问题进行有效预测和解决。
本文旨在深入探讨履带式特种车辆的精细化动力学建模与仿真技术，以期为相关领域的研究提供一定的参考。
二、动力学建模（一）模型构建动力学建模是履带式特种车辆设计与仿真的基础。
针对履带式特种车辆的特性，采用多刚体动力学模型进行建模。
该模型考虑了车辆底盘、履带、负重轮等多个部分，并考虑了各部分之间的相互作用。
此外，还需考虑各种外界因素，如地面摩擦、地形坡度等。
（二）模型参数动力学模型中涉及的参数较多，主要包括各部分的质量、转动惯量、阻尼等。
这些参数需要通过实验或理论计算获得。
此外，还需考虑模型中的约束条件，如履带与地面的接触力、摩擦力等。
这些参数的准确获取对于保证模型的精度至关重要。
三、仿真分析（一）仿真环境仿真环境是仿真分析的基础。
本文采用专业的动力学仿真软件进行仿真分析，该软件可模拟各种地形和气候条件下的履带式特种车辆运动。
在仿真过程中，需根据实际需求设置仿真参数，如仿真时间、步长等。
（二）仿真结果通过仿真分析，可得到履带式特种车辆在不同地形和工况下的运动学参数和动力学参数。
这些参数包括速度、加速度、受力情况等。
通过对这些参数的分析，可了解车辆在不同条件下的性能表现，为车辆的优化设计提供依据。
四、精细化建模与仿真技术（一）精细化建模技术精细化建模技术是提高履带式特种车辆动力学模型精度的关键。
在建模过程中，需充分考虑车辆的几何形状、材料特性、外部干扰等因素对模型的影响。
此外，还需对模型进行验证和优化，以保证模型的精度和可靠性。
（二）仿真技术仿真技术是履带式特种车辆动力学仿真的核心。
在仿真过程中，需采用先进的算法和计算方法，以提高仿真的精度和效率。
收稿日期：2017－12－29基金项目：国家自然科学基金资助项目（51775039）0引言低油耗、高供电能力以及低红外静默行驶要求使得履带车辆驱动系统电气化日益得到重视，尤其是混合驱动系统，研究者越来越多［1⁃3］。
混联式混合驱动系统由于工作模式灵活、系统效率和部件性能综合优化空间大而成为近年来的研究热点［4⁃6］。
混联式履带车辆属于多流传动系统，一般包含多个动力源，如内燃机和多个电动机/发电机，以及功率耦合和汇流装置。
功率耦合装置负责内燃机和电动机/发电机的功率耦合，汇流装置则把直驶路和转向路的功率汇流后输出至侧传动装置。
功率耦合装置与汇流装置多采用行星轮系，行星齿轮机构的太阳轮、齿圈和行星架与发动机、电动机/发电机及输出轴有多种连接方式。
若耦合装置含有多个行星排，则各行星排的自由端之间存在多种连接方式，使得系统结构复杂多样，获得系统层面最优的混合驱动系结构和参数是总体设计的难点。
如何提高设计效率，科学而快速地获得较优的驱动系构型方案具有重要的理论和应用价值，而自动化建模技术有望解决上述问题。
已有学者提出基于键合图、图论和超图的自动化建模方法［7⁃9］，实现了驱动系统的自动化建模，该建模过程存在结构—图—数学模型的两次转换，影响了建模效率。
LIU 等［10⁃11］和ZHANG 等［12］提出履带车辆混合驱动系统自动化建模邹渊武金龙田野孙逢春北京理工大学机械与车辆学院，北京，100081摘要：履带车辆混合驱动系统是一种复杂机电综合装备，为提高其设计与建模效率，提出一种针对混联式履带车辆混合驱动系统的自动化建模方法。
以功率耦合装置与汇流装置的建模为例，说明了自动化建模方法的原理，提出了自动化建模的步骤和构型筛选的条件，并给出了消去中间变量动态模型方程的最终形式。
利用自动化建模方法在Simulink 中建立混合驱动系统模型，编写程序实现了自动化建模过程。
以系统构型的优选为例，实现了自动化建模方法的应用验证。
收稿日期:2004-07-15第22卷 第11期计 算 机 仿 真2005年11月文章编号:1006-9348(2005)11-0226-04履带车辆电传动系统电气机械联合制动仿真周秋君,谷中丽,孙逢春(北京理工大学机械与车辆工程学院,北京100081)摘要:在电传动履带车辆中,能量的传递由电气系统完成,根据此传动系统的特点,提出将电气制动与机械制动耦合的联合制动方案,根据制动方式的不同,制定了紧急制动及其他情况制动的制动策略,在M ATLAB /SI M ULI NK 中分别建立电气制动系统数学模型和机械制动系统数学模型以及踏板信号数学模型,并依据履带车辆的行驶方程将电气制动系统与机械制动系统耦合,建立联合制动模型,并针对两种典型制动工况进行了仿真,得到了仿真结果,并进行分析,验证了该系统的合理性。
关键词:电传动;联合制动;建模;仿真中图分类号:TP391 文献标识码:ASi m ul ati on of E lectro m echanical B raki ng Syste m i nE l ectric -drive Tracked V ehicleZhou Q i u -jun ,Gu Zhong-l,i Sun Feng-chun(Schoo l ofM echan i ca l and V ehicu l a r Eng i neering ,Be iji ng Instit ute o f T echno logy ,Be iji ng 100081,Chi na)ABSTRACT :Energy trans m i ssi on i n e l ectric-dri v e trans m i ssi on veh icle i s carried out by electric syste m.A cco rd -i ng to t h is characteristic ,a new so luti on f o r tracked veh i c le w i th electr ic trans m iss i on ,electro m echan i ca l braking sys -tem,is d i scussed i n th i s pape r .S trateg ies for e m ergency and other cond iti ons of brak i ng a re put forth .M ode l s for e -l ectric brak i ng system ,m echan ic braking syste m as w e ll as the brak i ng pedal syste m are designed i n m atl ab /s i m u -li nk .A ccord i ng to t he vehicle equati on of mo ti on ,t he e lectrom echan ica l braking syste m m ode l i s co m bined by elec -tric brak i ng syste m and mechan i c brak i ng syste m.Per f o r m ance ana l ysis is a lso carr i ed out spec ifica ll y for t w o typical braking cond iti ons wh i ch ve rifies the vali d ity of t he strategy .KEY W ORDS :E lectr i c-drive ;E lectromechan i ca l brak i ng ;M odeli ng;Si m ulation1 引言车辆制动系统按功用分为行车制动系、驻车制动系和辅助制动系;按制动系的制动能源又可分为机械式、液压式、气压式和电气式等。
修稿日期:2007-06-20作者简介:赵玉慧(1981-),女,硕士研究生.臧克茂(1932-),男,教授,研究生导师.文章编号:1009-4687(2007)03-0024-04基于M a tl ab 与Recur D yn 的电传动履带车辆的联合仿真赵玉慧, 刘春光, 臧克茂(装甲兵工程学院控制系,北京 100072)摘 要:为了建立精确的履带车辆动力学模型,实现电传动控制系统负载的动态加载,以某型履带车辆为例,分别建立了基于Matlab 的控制系统模型和基于Recur Dyn 的动力学系统模型,通过Matlab 和Recur Dyn 间的接口技术对其进行联合仿真,为履带车辆电传动系统仿真提供了新的手段,为制定比较精确的整车控制策略提供了有效的技术支持.关键词:电传动;联合仿真;Recur Dyn中图分类号:U46916+94 TP39119 文献标识码:ACo -si m ul ati on of the Electr i c Dr i ved Ar mored Vehi cle Based on Matl ab and Recur DynZHAO Yu 2hui, L I U Chun 2guang, Z ANG Ke 2mao(Depart m ent of contr olling engineering of the Acade my of A r mored Force Engineering,Beijing 100072,China )Abstract:A contr ol syste m and a dyna m ic syste m of s o me tracked vehicle are modelled based on Matlab and Recur Dyn res pectively,and the t w o models are co -si m ulated with the Recur Dyn /contr ol interface t o establish an exact dyna m ic syste m model,and l oad the contr ol syste m dyna m icly .Si m ultaneously,it p r ovides a ne w method f or the si m ulati on of the tracked vehicle electric syste m and a more effective tech 2nique support for establishing a p recise contr ol strategy .Key words:electric drive;co -si m ulati on;Recur Dyn 在现有的电传动系统仿真研究中,驱动电机负载力矩通常根据车辆行驶理论数学模型计算得到1该方法建立的车辆动力学模型精度不高,且无法实现车辆电传动控制系统负载的动态加载1多体动力学仿真软件Recur Dyn 的Track /H M 模块为解决履带车辆运动学、动力学建模提供了新的手段1本文分别采用Matlab 和Recur Dyn 建立电传动系统的控制模型和动力学模型,采用Matlab 和Recur Dyn 间的接口技术实现了负载的动态加载,从而完成了电传动车辆的联合仿真11 电驱动系统控制模型与其它电动机相比,永磁同步电动机具有可靠性好、效率和功率密度高的优点,因此在该控制系统中采用永磁同步电动机作为其驱动电机,控制方2007年第3期车辆与动力技术Vehicle &Power Technol ogy总第107期法采用最常见的矢量控制技术[1]1111 电动机数学模型分析正弦波电流控制的调速永磁同步电动机最常用的方法是dq轴数学模型1忽略电动机铁心的饱和,不计电动机中涡流和磁滞损耗且认为电动机电流为对称的三相正弦波电流1则其电磁关系可表示为[1]:u d=R i d+pψd-ωψqu q=R i q+pψq+ωψd,(1)ψd=L d i d+ψfψq =L q i q.(2)其中 Lq,L d为电机q轴、d轴电感;R为电机定子绕组电阻;iq,i d为电机q轴、d轴电流;u q, u d为电机q轴,d轴电压;ω为电机转子角速度; p为电机磁极对数1机械运动方程为:dω/d t=J(T e-T m)/p.(3)其中 J为电机转动贯量;f为电机转动摩擦系数; T m为负载转矩;T e为电机电磁力矩1112 矢量控制矢量控制实际上是对电动机定子电流矢量相位和幅值的控制1由式(1)、(2)知,电动机的力矩取决于定子电流的空间矢量is,而i s的大小和相位又取决于is 和iq,即控制i d和i q便可控制电动机的力矩1通过这两个电流的控制,使实际id 和iq跟踪指令值i3d 和i3q,从而实现电动机力矩和转速的控制1为了充分发挥电机低速时的最大力矩,当控制系统处于恒力矩调速区时采用最大力矩/电流控制,为了使电动机能恒功率运行于更高的转速,当控制系统调速范围处于恒功率调速区时采用弱磁控制1113 电传动控制系统电传动系统控制简图如图1所示:ω和θ为检测出的电动机转速和角速度空间位移1检测到的转速与指令值比较后的偏差作为速度控制器的输入1速度控制器的输出即为力矩的指令值,力矩指令值作为力矩控制器的输入,根据前述的控制策略计算定子电流分量i3d 和i3q,经过矢量逆变换后即可得到电动机三相电流的指令值,采用滞环P WM电流控制实现流跟踪,从而实现电动机的控制1图1 永磁同步电动机传动系统简图2 负载模型为了提高该控制系统动力学模型的精度,系统使用Recur Dyn软件对整车行动部分多体动力学系统进行建模1Recur Dyn软件提供了高速履带系统工具包———Track/H M,其中包括各种履带系统组件,如主动轮、诱导轮、负重轮、托带轮、高速履带等1使用这些组件可以实现对车辆行动部分的精确建模1同时,Recur Dyn软件提供了Gr ound模块,用于建立各种地面模型1211 履带车辆行动部分建模某型履带车辆模型如图2所示1图2 履带车辆模型该模型含有左右侧两条履带子系统1每条履带系统由1个主动轮、1个诱导轮、6个负重轮、3个拖带轮和82块履带板组成,主动轮前置,采用双销式履带1履带系统中的所有轮子均与车体相连1主动轮、诱导轮、拖带轮及负重轮均以一个旋转副与车体相连,可以有相对车体的运动,悬挂系统采用扭杆式独立悬挂1在该模型中整车共有1 024个自由度、47个约束1建模时选取主动轮中心为固定坐标系,履带系统则相对于车体参考系,而属于履带系统的实体则相对履带系统参考系,车体参考位置及方向在全局坐标系中定义1由于履带电传动车辆是由永磁同步电机的输出力矩通过侧传动驱动主动轮旋转,再由主动轮带动履带板卷绕运动・52・ 第3期赵玉慧等:基于Matlab与Recur Dyn的电传动履带车辆的联合仿真的,因此,只要在主动轮上加力矩或运动学驱动方式后,即可对所建模型进行仿真1212 路面模型路面谱文件的建立是采用三角形平面缝合来确定路面形状的,每个三角形单元由三个节点组成1任何形式的路面模型均可通过改变三个节点的位置来建立1地面参数在履带系统中定义,每个履带系统可以有其自己的路面和路面参数1本文采用坡度为10°的重粘土路面,路面参数如图3所示,其中剪切变形系数为:01025,路面模型见图41图3 路面参数图4 路面模型3 联合仿真模型结合当前履带车辆仿真研究的状况和军队通用规范的要求,仿真前做以下假设条件:车辆的质心和车辆的几何中心重合;负重轮与履带认为是点接触,履带接地压力被认为是沿履带中心线集中分布;不考虑履带与地面的滑转和滑移现象1利用Recur Dyn /contr ol 接口技术将整车行动部分多体系统动力学模型和基于Matlab /Si m ulink 建立的电机控制系统模型结合起来,进行机械系统和控制系统联合仿真[2],实现控制系统负载的动态加载1如图5所示,给定电机角速度指令值400rad /s ,电传动控制系统的输出转速为ω1,ω2.ω1,ω2作为履带车辆动力学系统的输入量,其输出量为负载力矩T 1,T 2,而T 1,T2则为电传动控制系统中永磁同步电动机的负载输入,由此形成一个闭环控制系统1图5 电驱动控制系统模型与履带车辆模型的联合仿真 在建立联合仿真模型之前,首先要运行履带车辆的Recur Dyn 动力学模型,以确保该模型正确1联合仿真的具体步骤如下:①在Recur Dyn /contr ol 中定义履带车辆动力学模型的输入量ω1,ω2和输出量T 1,T 2,以及连接Recur Dyn 和Matlab 的tank 1m 文件1其中:ω1=P I N (ω1),ω2=P I N (ω2),T 1=TZ (Sprocketl .M ar Ker 1,M other 2body ..M ar Ker 18),T 2=TZ (Sprocketl .M ar Ker 2,M other 2・62・车辆与动力技术2007年 body ..M ar Ker 18);②关闭RecurDyn 软件,打开Matlab /Si m u 2link ,连接已经建立的电传动控制系统模型及履带车辆动力学系统模型;③设置联合仿真参数,运行Matlab /Si m ulink,则系统自动打开Recur Dyn 软件,并调用Recur Dyn 求解器进行整个机械系统的联合仿真计算14 仿真举例及结论①根据履带车辆直线行驶动力学理论,利用牛顿第二定律微分方程分析车辆运动状态与外力关系1不计空气动力阻力,建立行驶方程式[3]:P -fG cosα-G sin α=Gx ¨/g .(4)其中 P 为牵引力;f 为摩擦系数;G 为车重;α为行驶道路的坡角1电动机负载力矩为:T m =G (f co s α+sin α)・r z /2i η.(5)其中 r z 为主动轮半径;i 为总传动比;η为电动机效率1由式(5)计算得某型履带车辆在良好水泥路面上行驶的负载力矩为103N ・m ,在10°坡面上匀速行使时负载力矩为225N ・m 1基于Recur Dyn 的动力学仿真结果如图6所示1车辆起步时,负载力矩大约为100N ・m;车辆稳定行驶时负载力矩约为97N ・m ;t =14s 时车辆爬坡,负载力矩增大,其峰值约为760N ・m ;t =17s 后,车辆完全行使于坡面,负载力矩趋于稳定,其值约为210N ・m 1由此可知,采用Recur 2Dyn 动力学分析软件仿真结果与根据车辆行驶动力学模型理论计算得到的结果一致1图6 电动机负载力矩波形图②基于Matalb 的驱动系统仿真结果如图7所示10<t <3s 时,永磁同步电机恒力矩运行,力矩值约为490N ・m ,电机转速增大;0<t <14s 时,电机弱磁运行于“恒功率区”;t =14s 电机转速达到390rad /s ,电机力矩约为95N ・m ,此时车辆开始爬坡,转速下降、力矩增大;t =17s 后,电动机转速约为320rad /s ,车辆匀速行使于坡面上,力矩值约为210N ・m 1定子电流分量i d 和i q 运行轨迹如图8所示,符合最大力矩/电流运行和弱磁运行规律1图7 电机转速及力矩波形图图8 i d 、i q 波形图综上所述,本文分别建立了基于Matlab 的履带车辆控制系统模型和基于Recur Dyn 的履带车辆动力学系统模型,采用联合仿真的方法,实现了系统负载的动态加载,大大提高了求解精确度,为履带车辆电传动系统仿真提供了新的手段,为虚拟样机设计和制定精确的整车控制策略提供有效的技术支持1参考文献:[1] 臧克茂,马晓军.装甲车辆电力传动系统及其设计[M ].北京:国防工业出版社,2004.[2] 孙逢春,陈树勇.电传动履带车辆驱动系统建模与仿真研究[M ].北京:北京理工大学出版社,2006.[3] 王德胜,杨建华.装甲车辆行驶原理[M ].北京:装甲兵工程学院,1989.・72・ 第3期赵玉慧等:基于Matlab 与Recur Dyn 的电传动履带车辆的联合仿真。
基于LMS的履带车辆多体动力学建模与仿真【摘要】本文研究履带车辆在路面行驶时受到的振动，使用Track builder在LMS中建立了某履带车辆动力学模型，应用多体动力学理论分析了车体、悬挂系统、负重轮、履带、路面之间的相互作用，给出了与各参数相对应的关系表达式，并描述了履带车辆运动学方程以及动力学方程。
以标准梯形障碍物作为路面输入选取的各种参数进行了仿真，可为设计提供参考。
【关键词】履带车辆；多体动力学；半主动悬挂；仿真1.引言悬挂系统（简称悬挂）是履带车辆行动系统的一个重要组成部分，在路面行驶时，它能够减少车体受到的冲击与振动，对提高车辆机动性具有重要作用。
悬挂系统最常见的一种设计与仿真方法是忽略履带对车辆的影响，建立车辆的线性振动模型，计算车辆悬挂系统的性能。
然而由于悬挂系统导向连接件在车辆布置中的几何非线性影响，悬挂系统中弹性、阻尼元件的自身的非线性影响，特别是当车体振幅很大时，线性模型很难准确地分析履带式车辆悬挂系统的动力学特性。
另外履带车辆动力学建模中应充分考虑到履带对路面不平度的影响以及履带引起的振动“牵连”等因素。
LMS将多刚体系统动力学传统算法与递归算法相结合，基于DADS高效稳定的求解器，建立虚拟机械系统动力学方程。
Track builder履带模块是分析履带车辆动力学性能的理想工具，特别是在悬挂系统的分析中应用颇多。
本文将以某型履带车辆为仿真对象，通过进行参数化建模，建立履带车辆多刚体动力学模型，对履带车辆在梯形障碍物路面直线行驶时进行计算，并将仿真结果与设计参数进行比对，验证其准确性和可信度。
2.履带车辆参数化动力学模型2.1 模型结构及运动学分析图1是某履带车辆在LMS中的参数化多刚体动力学模型，该模型车体（Hull）每侧有负重轮（Road-wheel）、平衡肘（Link_Roadwheel）、诱导轮（Idler）、主动轮（Sprocket）、履带（Track system）。
Adams履带式车辆动力学走行性能仿真解决方案1概述相比轮式车辆而言，履带式车辆采用履带行走，就像铺了一道可以无限延长的轨道一样，使它能够平稳、迅速、安全地通过各种复杂路况。
由于接地面积大，所以增大了坦克在松软、泥泞路面上的通过能力，降低了下陷量，而且履带板上有花纹并能安装履刺，所以在雨、雪、冰或陡坡路面上能牢牢地抓住地面，不会出现打滑现象。
同时由于履带接地长度达4～6米，诱导轮中心位置较高，所以可以通过壕沟、垂壁等路障，一般坦克的越壕宽度可达2～3米，可通过1米高的垂直墙。
履带还有一个特殊功能，在过河时，可以采取潜渡的方式在河底行走；若是浮渡履带，还可以像螺旋桨一样产生推进力，驱使车辆前进。
正是因为这些卓越的越野机动性能，使得履带式车辆为兵器行业和工程机械行业所广泛使用。
要提高履带式车辆的动力学走行性能，一方面需要借助各种现场试验，另一方面，也可以借助VPD技术，利用MSC ADAMS/ATV ToolKit进行仿真模拟。
2 MSC ADAMS/ATV产品简介MSC ADAMS/ATV Toolkit是MSC ADAMS用于履带式车辆动力学性能仿真的专用工具，是分析军用或商用履带式车辆各种走行动力学性能的理想工具；通过ATV Toolkit，利用其提供的车身、履带、主动轮、负重轮、拖带轮及诱导轮模板，可快速建立履带式车辆的子系统到总装配模型。
ATV Toolkit中提供了多种悬挂模式和履带的模板，方便用户建立各种复杂的车辆模型。
通过改进的高效积分算法，可快速给出计算结果，研究车辆在各种路面（软土、硬土）、不同车速和使用条件（直行、转向）下的动力学性能，并进行方案优化设计。
同时，模型中还可加入控制系统、弹性零件、用户自定义子系统等复杂元素，以使模型更为精确。
在MSC ADAMS/ATV Toolkit 中，既可以建立完整履带车辆模型（包括橡胶履带），也可以建立简化的履带车辆模型（STRING TRACK MODEL）。
