專利名稱：一種懸置系統(tǒng)多體動力學協(xié)同仿真方法及系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及計算機仿真技術領域，特別涉及一種懸置系統(tǒng)多體動力學協(xié)同仿真方 法及系統(tǒng)。
背景技術：
懸置系統(tǒng)作為動力總成系統(tǒng)(包括發(fā)動機和變速器)與車架的連接部件，其性 能的優(yōu)劣直接關系到整車NVH性能好壞，NVH是指Noise (噪聲)，Vibration (振動)和 Harshness (聲振粗糙度)。在懸置性能的研究方面，目前主要采用多體動力學軟件建模，然 后針對不同工況設計不同的載荷加載，對于建模過程復雜，且工況力設計多次反復，應用過 程中費時費力，設計效率較低。
由此可見現(xiàn)有技術中存在如下問題懸置系統(tǒng)多體動力學仿真設計效率較低的問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術中存在的，懸置系統(tǒng)多體動力學仿真設計效率較低 的問題，提供一種懸置系統(tǒng)多體動力學協(xié)同仿真方法及系統(tǒng)。
該方法，包括
根據(jù)輸入的形狀結構參數(shù)，建立具有形狀和結構特性的動力總成系統(tǒng)物理模型；
根據(jù)輸入的質(zhì)量和慣性參數(shù)，基于多體動力學仿真平臺對動力總成系統(tǒng)物理模型 加載質(zhì)量和慣性參數(shù)，建立能夠進行多體動力學分析的懸置系統(tǒng)模型，懸置系統(tǒng)用于支撐 動力總成系統(tǒng)，并根據(jù)接口建立命令，設置懸置系統(tǒng)模型的輸出口和至少兩個輸入口 ；
將設置有輸入口輸出口的懸置系統(tǒng)模型和控制設計仿真平臺聯(lián)合，實現(xiàn)控制設計 仿真平臺對能夠懸置系統(tǒng)模型的調(diào)用；
根據(jù)仿真處理的命令，基于控制設計仿真平臺依次調(diào)用工況力集合中的多個工況 力進行協(xié)同仿真，每次協(xié)同仿真過程中以調(diào)用的一個工況力作為一個輸入口的輸入，并進 行多體動力學分析處理，通過輸出口輸出對應的懸置系統(tǒng)懸置點位移，通過輸出的懸置點 位移，以及基于控制設計仿真平臺預設置的，懸置點位移和懸置點產(chǎn)生的反作用力的對應 關系，得到對應的反作用力，將得到的反作用力作為其它輸入口的輸入，進行多體動力學分 析處理，通過輸出口輸出對應的懸置點位移，形成閉環(huán)控制實現(xiàn)本次協(xié)同仿真。
進一步，通過輸出口輸出對應的懸置系統(tǒng)懸置點位移具體為
通過輸出口輸出對應的懸置系統(tǒng)中三個懸置點的位移；
進一步，通過輸出口輸出對應的懸置系統(tǒng)中三個懸置點位移具體為
通過輸出口輸出對應的懸置系統(tǒng)中三個懸置點，每個懸置點XYZ三個方向的位 移。
進一步，通過輸出的懸置點位移，以及基于控制設計仿真平臺預設置的，懸置點位 移和懸置點產(chǎn)生的反作用力的對應關系，得到對應的反作用力具體為
通過輸出的懸置點位移，以及基于控制設計仿真平臺預設置的，懸置點位移和懸 置點產(chǎn)生的反作用力的關系曲線，得到對應的反作用力。
進一步，還包括
通過控制設計仿真平臺將協(xié)同仿真結果進行顯示。
本發(fā)明實施例還提供一種懸置系統(tǒng)多體動力學協(xié)同仿真系統(tǒng)，包括
三維建模模塊，用于根據(jù)輸入的形狀結構參數(shù)，建立具有形狀和結構特性的動力 總成系統(tǒng)物理模型；
多體動力學建模模塊，用于根據(jù)輸入的質(zhì)量和慣性參數(shù)，基于多體動力學仿真平 臺對動力總成系統(tǒng)物理模型加載質(zhì)量和慣性參數(shù)參數(shù)，建立能夠進行多體動力學分析的懸 置系統(tǒng)模型，懸置系統(tǒng)用于支撐動力總成系統(tǒng)，并根據(jù)接口建立命令，設置懸置系統(tǒng)模型的 輸出口和至少兩個輸入口；
聯(lián)合模塊，用于將設置有輸入口輸出口的懸置系統(tǒng)模型和控制設計仿真平臺聯(lián) 合，實現(xiàn)控制設計仿真平臺對能夠懸置系統(tǒng)模型的調(diào)用；
仿真處理模塊，用于根據(jù)仿真處理的命令，基于控制設計仿真平臺依次調(diào)用工況 力集合中的多個工況力進行協(xié)同仿真，每次協(xié)同仿真過程中以調(diào)用的一個工況力作為一個 輸入口的輸入，并進行多體動力學分析處理，通過輸出口輸出對應的懸置系統(tǒng)懸置點位移， 通過輸出的懸置點位移，以及基于控制設計仿真平臺預設置的，懸置點位移和懸置點產(chǎn)生 的反作用力的對應關系，得到對應的反作用力，將得到的反作用力作為其它輸入口的輸入， 進行多體動力學分析處理，通過輸出口輸出對應的懸置點位移，形成閉環(huán)控制實現(xiàn)本次協(xié) 同仿真。
進一步，仿真處理模塊，還用于通過輸出口輸出對應的懸置系統(tǒng)中三個懸置點的 位移。
進一步，仿真處理模塊，還用于通過輸出口輸出對應的懸置系統(tǒng)中三個懸置點，每 個懸置點XYZ三個方向的位移。
進一步，仿真處理模塊，還用于通過輸出的懸置點位移，以及基于控制設計仿真平 臺預設置的，懸置點位移和懸置點產(chǎn)生的反作用力的關系曲線，得到對應的反作用力。
進一步，還包括
顯示模塊，用于通過控制設計仿真平臺將協(xié)同仿真結果進行顯示。
由于基于控制設計仿真平臺依次調(diào)用工況力集合中的工況力，基于控制設計仿真 平臺和多體動力學仿真平臺進行協(xié)同仿真，使得懸置系統(tǒng)多體動力學仿真設計效率較高。


圖1表示本發(fā)明實施例提供的方法流程圖2表示本發(fā)明實施例提供的協(xié)同仿真方法流程圖3表示本發(fā)明實施例提供的系統(tǒng)結構示意圖。
具體實施方式
下面結合實施例和附圖對本發(fā)明進行說明，為了解決現(xiàn)有技術中的懸置系統(tǒng)多體 動力學仿真設計效率較低的問題，本發(fā)明實施例提供一種懸置系統(tǒng)多體動力學協(xié)同仿真方法，該方法由計算機執(zhí)行，如圖1所示包括
步驟101、根據(jù)輸入的形狀結構參數(shù)，建立具有形狀和結構特性的動力總成系統(tǒng)物理模型。
本步驟在具體實施時，需在計算機中裝有三維圖形設計軟件例如CATIA軟件，用 戶需要輸入車輛動力總成系統(tǒng)的形狀結構參數(shù)，通過CATIA軟件對動力總成系統(tǒng)的主要部 件進行三維實體建模，動力總成系統(tǒng)包括發(fā)動機、變速器，動力總成系統(tǒng)物理模型包括發(fā)動 機、變速器的物理結構，即需要具有形狀和結構特性。
步驟102、根據(jù)輸入的質(zhì)量和慣性參數(shù)，基于多體動力學仿真平臺對動力總成系統(tǒng) 物理模型加載質(zhì)量和慣性參數(shù)，建立能夠進行多體動力學分析的動力總成系統(tǒng)懸置系統(tǒng)模 型，懸置系統(tǒng)用于支撐動力總成系統(tǒng)，并根據(jù)接口建立命令，設置懸置系統(tǒng)模型的輸出口和 至少兩個輸入口。
本步驟在具體實施時，需在計算機中裝有多體動力學軟件平臺，例如RecurDyn 軟件平臺，將CATIA中建立的動力總成系統(tǒng)物理模型導入到RecurDyn軟件中，用戶基于 RecurDyn設置質(zhì)量參數(shù)m，慣性參數(shù)參數(shù)I，RecurDyn基于用戶的設置，根據(jù)其進行多體動 力學分析的需要，對動力總成系統(tǒng)物理模型進行處理，加載m和I到動力總成系統(tǒng)物理模 型，建立能夠進行多體動力學分析的懸置系統(tǒng)模型，即RecurDyn會根據(jù)動力總成系統(tǒng)與懸 置系統(tǒng)的相互運動關系，通過施加m和I等參數(shù)完成懸置系統(tǒng)多體動力學建模。
同時基于RecurDyn平臺對懸置系統(tǒng)的每個懸置點定義輸入輸出設置,主要是懸 置點的反作用力F和位移S，然后在RecurDyn中生成包括了每個懸置點輸入輸出接口的懸 置系統(tǒng)模型11，根據(jù)實際需要其中懸置點的數(shù)量是三個或四個，輸入為每個懸置點的XYZ 三向反作用力F數(shù)據(jù)和施加的工況力，輸出為每個懸置點XYZ三向位移s數(shù)據(jù)，此模塊即可 以在控制設計仿真平臺中直接進行調(diào)用。當然根據(jù)實際設置的需求，輸入的懸置點的數(shù)量 也可以是一個或兩個，每個懸置點也可以是兩向位移或單向位移，本實施例中所稱的懸置 點，是指懸置系統(tǒng)與動力總成系統(tǒng)相連接的連接部件，在動力總成系統(tǒng)受到工況力作用的 情況下產(chǎn)生的受力點。
步驟103、將設置有輸入口輸出口的懸置系統(tǒng)模型和控制設計仿真平臺聯(lián)合，實現(xiàn) 控制設計仿真平臺對能夠懸置系統(tǒng)模型的調(diào)用。
本步驟在具體實施時，需在計算機中裝有控制設計仿真平臺例如MATLAB/ Simulink,建立懸置系統(tǒng)的協(xié)同仿真模型。以MATLAB/Simulink為主運行程序，搭建懸置系 統(tǒng)的協(xié)同仿真模型，在MATLAB/Simulink中調(diào)用RecurDyn的帶有輸入輸出接口的懸置系統(tǒng) 模型11為后臺運行程序，本實施例中以MATLAB/Simulink為主運行程序，以RecurDyn的帶 有輸入輸出接口的懸置系統(tǒng)模型11為后臺運行程序，實現(xiàn)了兩者的聯(lián)合，作為后續(xù)的協(xié)同 仿真處理的基礎。
步驟104、根據(jù)仿真處理的命令，基于控制設計仿真平臺依次調(diào)用工況力集合中的 多個工況力進行協(xié)同仿真，每次協(xié)同仿真過程中以調(diào)用的一個工況力作為一個輸入口的輸 入，并進行多體動力學分析處理，通過輸出口輸出對應的懸置系統(tǒng)懸置點位移，通過輸出的 懸置點位移，以及基于控制設計仿真平臺預設置的，懸置點位移和懸置點產(chǎn)生的反作用力 的對應關系，得到對應的反作用力，將得到的反作用力作為其它輸入口的輸入，進行多體動 力學分析處理，通過輸出口輸出對應的懸置點位移，形成閉環(huán)控制實現(xiàn)本次協(xié)同仿真。
本步驟在具體實施時，首先需要在MATLAB/Simulink環(huán)境中建立懸置系統(tǒng)剛度模 塊13和顯示系統(tǒng)模塊14。懸置系統(tǒng)剛度模塊中設置有懸置系統(tǒng)的剛度曲線數(shù)據(jù)，實施時 需要在懸置系統(tǒng)剛度模塊中輸入非線性剛度數(shù)據(jù)(懸置點產(chǎn)生的反作用力F-懸置點位移 s的關系曲線)，即懸置點的三向反作用力F和對應的每個懸置點三向位移s的對應關系， 具有樣條曲線擬合功能，模擬實際意義上的懸置的剛度特性。
啟動MATLAB/Simulink，根據(jù)用戶進行仿真處理的命令，運行懸置系統(tǒng)的協(xié)同仿真 模型，進行協(xié)同仿真需設置仿真參數(shù)即工況力集合，MATLAB/Simulink首先會從工況力模塊 12中存儲的工況力集合中調(diào)用一個工況力，輸入到帶有輸入輸出接口的懸置系統(tǒng)模型11， 該模型在進行動力學計算過程中，根據(jù)懸置點的位置由輸出口輸出各懸置點的位移量，此 位移量反饋至懸置系統(tǒng)的每個懸置點，通過懸置系統(tǒng)剛度模塊13中的位移S-作用力F關 系曲線，查表即可得到懸置點反作用力，該反作用力再作為輸入，作用于帶有輸入輸出接口 的懸置系統(tǒng)模型11，該模型再在進行動力學計算，最終的協(xié)同仿真結果通過顯示模塊14進 行顯示，整個處理過程如圖2所示。完成本次調(diào)用的工況力進行協(xié)同仿真后，依次再調(diào)用工 況力集合中的其它工況力，重復執(zhí)行上述的步驟，直至調(diào)用工況力集合中的所有工況力完 成協(xié)同仿真。
本實施例利用RecurDyn的接口技術將帶有輸入輸出接口的懸置系統(tǒng)模型11和基 于MATLAB/Simulink建立的懸置系統(tǒng)剛度模型結合起來，同時具有實時數(shù)據(jù)顯示模塊，實 現(xiàn)機械多體動力學系統(tǒng)和外部懸置特性數(shù)據(jù)協(xié)同仿真。實現(xiàn)RecurDyn和MATLAB/Simulink 控制程序之間的數(shù)據(jù)信息封閉循環(huán)。并通過MATLAB/Simulink的顯示模塊將協(xié)同仿真結果 進行顯示。同時主動控制的懸置系統(tǒng)作為未來發(fā)展趨勢，其控制學領域的研究無法在多體 動力學平臺上開展。進一步針對現(xiàn)有技術中無法開展主動控制的懸置系統(tǒng)研究的問題，本 實施例中MATLAB/Simulink主要是控制系統(tǒng)的應用，由于結合控制設計仿真平臺進行多體 動力學仿真，本實施例中的協(xié)同仿真系統(tǒng)可以為主動控制的懸置系統(tǒng)的提供協(xié)同仿真的處 理方法，例如在一定工況力的前提下，基于控制設計仿真平臺首先進行仿真，得到主動控制 的懸置系統(tǒng)應產(chǎn)生的主動作用力，進而實現(xiàn)主動控制的懸置系統(tǒng)多體動力學仿真。
本發(fā)明實施例提供一種懸置系統(tǒng)多體動力學協(xié)同仿真系統(tǒng)，該如圖3所示包括
三維建模模塊201，用于根據(jù)輸入的形狀結構參數(shù)，建立具有形狀和結構特性的動 力總成系統(tǒng)物理模型；
多體動力學建模模塊202，用于根據(jù)輸入的質(zhì)量和慣性參數(shù)，基于多體動力學仿真 平臺對動力總成系統(tǒng)物理模型加載質(zhì)量和慣性參數(shù)，建立能夠進行多體動力學分析的懸置 系統(tǒng)模型，懸置系統(tǒng)用于支撐動力總成系統(tǒng)，并根據(jù)接口建立命令，設置懸置系統(tǒng)模型的輸 出口和至少兩個輸入口；
聯(lián)合模塊203，用于將設置有輸入口輸出口的懸置系統(tǒng)模型和控制設計仿真平臺 聯(lián)合，實現(xiàn)控制設計仿真平臺對能夠懸置系統(tǒng)模型的調(diào)用；
仿真處理模塊204，用于根據(jù)仿真處理的命令，基于控制設計仿真平臺依次調(diào)用工 況力集合中的多個工況力進行協(xié)同仿真，每次協(xié)同仿真過程中以調(diào)用的一個工況力作為一 個輸入口的輸入，并進行多體動力學分析處理，通過輸出口輸出對應的懸置系統(tǒng)懸置點位 移，通過輸出的懸置點位移，以及基于控制設計仿真平臺預設置的，懸置點位移和懸置點產(chǎn) 生的反作用力的對應關系，得到對應的反作用力，將得到的反作用力作為其它輸入口的輸入，進行多體動力學分析處理，通過輸出口輸出對應的懸置點位移，形成閉環(huán)控制實現(xiàn)本次 協(xié)同仿真。
進一步，仿真處理模塊204，還用于通過輸出口輸出對應的懸置系統(tǒng)中三個懸置點 的位移。
進一步，仿真處理模塊204，還用于通過輸出口輸出對應的懸置系統(tǒng)中三個懸置 點，每個懸置點XYZ三個方向的位移。
進一步，仿真處理模塊204，還用于通過輸出的懸置點位移，以及基于控制設計仿 真平臺預設置的，懸置點位移和懸置點產(chǎn)生的反作用力的關系曲線，得到對應的反作用力。
進一步，還包括
顯示模塊205，用于通過控制設計仿真平臺將協(xié)同仿真結果進行顯示。最后應說明 的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非對其進行限制，盡管參照較佳實施例 對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其依然可以對本發(fā)明的技 術方案進行修改或者等同替換，而這些修改或者等同替換亦不能使修改后的技術方案脫離 本發(fā)明技術方案的精神和范圍。
權利要求
1.一種懸置系統(tǒng)多體動力學協(xié)同仿真方法，其特征在于，包括根據(jù)輸入的形狀結構參數(shù)，建立具有形狀和結構特性的動力總成系統(tǒng)物理模型；根據(jù)輸入的質(zhì)量和慣性參數(shù)，基于多體動力學仿真平臺對動力總成系統(tǒng)物理模型加載質(zhì)量和慣性參數(shù)，建立能夠進行多體動力學分析的懸置系統(tǒng)模型，懸置系統(tǒng)用于支撐動力總成系統(tǒng)，并根據(jù)接口建立命令，設置懸置系統(tǒng)模型的輸出口和至少兩個輸入口 ；將設置有輸入口輸出口的懸置系統(tǒng)模型和控制設計仿真平臺聯(lián)合，實現(xiàn)控制設計仿真平臺對能夠懸置系統(tǒng)模型的調(diào)用；根據(jù)仿真處理的命令，基于控制設計仿真平臺依次調(diào)用工況力集合中的多個工況力進行協(xié)同仿真，每次協(xié)同仿真過程中以調(diào)用的一個工況力作為一個輸入口的輸入，并進行多體動力學分析處理，通過輸出口輸出對應的懸置系統(tǒng)懸置點位移，通過輸出的懸置點位移， 以及基于控制設計仿真平臺預設置的，懸置點位移和懸置點產(chǎn)生的反作用力的對應關系， 得到對應的反作用力，將得到的反作用力作為其它輸入口的輸入，進行多體動力學分析處理，通過輸出口輸出對應的懸置點位移，形成閉環(huán)控制實現(xiàn)本次協(xié)同仿真。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，通過輸出口輸出對應的懸置系統(tǒng)懸置點位移具體為通過輸出口輸出對應的懸置系統(tǒng)中三個懸置點的位移；
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，通過輸出口輸出對應的懸置系統(tǒng)中三個懸置點位移具體為通過輸出口輸出對應的懸置系統(tǒng)中三個懸置點，每個懸置點XYZ三個方向的位移。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，通過輸出的懸置點位移，以及基于控制設計仿真平臺預設置的，懸置點位移和懸置點產(chǎn)生的反作用力的對應關系，得到對應的反作用力具體為通過輸出的懸置點位移，以及基于控制設計仿真平臺預設置的，懸置點位移和懸置點產(chǎn)生的反作用力的關系曲線，得到對應的反作用力。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括通過控制設計仿真平臺將協(xié)同仿真結果進行顯示。
6.—種懸置系統(tǒng)多體動力學協(xié)同仿真系統(tǒng)，其特征在于，包括三維建模模塊，用于根據(jù)輸入的形狀結構參數(shù)，建立具有形狀和結構特性的動力總成系統(tǒng)物理模型；多體動力學建模模塊，用于根據(jù)輸入的質(zhì)量和慣性參數(shù)，基于多體動力學仿真平臺對動力總成系統(tǒng)物理模型加載質(zhì)量和慣性參數(shù)，建立能夠進行多體動力學分析的懸置系統(tǒng)模型，懸置系統(tǒng)用于支撐動力總成系統(tǒng)，并根據(jù)接口建立命令，設置懸置系統(tǒng)模型的輸出口和至少兩個輸入口；聯(lián)合模塊，用于將設置有輸入口輸出口的懸置系統(tǒng)模型和控制設計仿真平臺聯(lián)合，實現(xiàn)控制設計仿真平臺對能夠懸置系統(tǒng)模型的調(diào)用；仿真處理模塊，用于根據(jù)仿真處理的命令，基于控制設計仿真平臺依次調(diào)用工況力集合中的多個工況力進行協(xié)同仿真，每次協(xié)同仿真過程中以調(diào)用的一個工況力作為一個輸入口的輸入，并進行多體動力學分析處理，通過輸出口輸出對應的懸置系統(tǒng)懸置點位移，通過輸出的懸置點位移，以及基于控制設計仿真平臺預設置的，懸置點位移和懸置點產(chǎn)生的反作用力的對應關系，得到對應的反作用力，將得到的反作用力作為其它輸入口的輸入，進行多體動力學分析處理，通過輸出口輸出對應的懸置點位移，形成閉環(huán)控制實現(xiàn)本次協(xié)同仿真。
7.根據(jù)權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，仿真處理模塊，還用于通過輸出口輸出對應的懸置系統(tǒng)中三個懸置點的位移。
8.根據(jù)權利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，仿真處理模塊，還用于通過輸出口輸出對應的懸置系統(tǒng)中三個懸置點，每個懸置點XYZ三個方向的位移。
9.根據(jù)權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，仿真處理模塊，還用于通過輸出的懸置點位移，以及基于控制設計仿真平臺預設置的，懸置點位移和懸置點產(chǎn)生的反作用力的關系曲線，得到對應的反作用力。
10.根據(jù)權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括顯示模塊，用于通過控制設計仿真平臺將協(xié)同仿真結果進行顯示。
全文摘要
本發(fā)明提供一種懸置系統(tǒng)多體動力學協(xié)同仿真方法及系統(tǒng)，涉及計算機仿真領域，以解決現(xiàn)有技術中存在的，懸置系統(tǒng)多體動力學仿真設計效率較低的問題，本實施例中采用控制設計仿真平臺和多體動力學仿真平臺相聯(lián)合的方式，基于控制設計仿真平臺依次調(diào)用工況力集合中的多個工況力輸入到多體動力學仿真平臺，多體動力學仿真平臺反饋懸置的位移量給控制設計仿真平臺，控制設計仿真平臺據(jù)此生成懸置點產(chǎn)生的反作用力，并輸入到多體動力學仿真平臺進行多體動力學仿真處理，實現(xiàn)協(xié)同仿真，由于基于控制設計仿真平臺依次調(diào)用工況力集合中的工況力，基于控制設計仿真平臺和多體動力學仿真平臺進行協(xié)同仿真，使得懸置系統(tǒng)多體動力學仿真設計效率較高。
文檔編號G06F17/50GK103034746SQ20111029782
公開日2013年4月10日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權日2011年9月30日
發(fā)明者李波, 魯平, 湯林生 申請人:北京汽車股份有限公司