基于ADAMS和MATLAB的汽车悬架系统仿真分析

基于ADA MS和MAT LAB的汽车悬架系统仿真分析3

韩朝晖

(湖南文理学院继续教育学院,湖南常德　415000)

摘要:文中对汽车半主动悬架系统的仿真分析采用了ADAMS和MAT LAB联合仿真方法。在ADAMS中建立了1/4汽车悬架的动力学模型,然后用MAT LAB软件建立汽车半主动悬架的阻尼控制模型,通过改变阻尼系数减小汽车的垂直振动。在MAT LAB/SI M UL I N K中建立采用模糊逻辑控制的控制系统模型,分析汽车车身垂直方向的加速度,来达到汽车行驶的平顺性。ADAMS和MAT LAB联合仿真方法为汽车动力学仿真提供了一种新途径。

关键词:虚拟样机技术;半主动悬架;模糊控制;联合仿真

中图分类号:TH122 文献标识码:A 文章编号:1001-2354(2008)07-0016-04

车辆振动是影响车辆行驶性能的重要因素,这种振动不仅大大降低了车辆行驶平顺性,也影响其操纵稳定性。车辆振动严重时,还影响其行驶速度,同时车辆振动也是车内噪声的主要来源。为了提高汽车平顺性,减少振动,对汽车的悬架控制系统进行研究显得尤为重要。

1　ADAMS与MAT LAB软件简介

ADA MS是目前世界上最著名的虚拟样机分析软件,广泛应用于汽车制造业、工程机械、航空航天、国防等领域。ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库,创建完全参数化的机械系统动力学模型,利用拉格朗日第一类方程建立系统最大量坐标动力学微分-代数方程,求解器算法稳定,对刚性问题十分有效,可以对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析,后处理程序可输出位移、速度、加速度和反作用力曲线以及动画仿真。仿真结果可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷,以及计算有限元的输入载荷等[1～3]。

MAT LAB是矩阵实验室(M atrix Laborat ory)的简称,除具备卓越的数值计算能力外,还具有功能强大的工程应用工具箱,广泛应用于我国的各项领域[4,5]。文中在调用其中的控制应用模块程序的基础上,开展汽车悬架系统仿真研究。

2　ADAMS和MAT LAB联合仿真

2.1　半主动悬架的动力学模型

下面以某型号汽车为研究对象,建立其动力学模型[6,7],如图1所示。

根据牛顿第二定律,系统的运动方程为:

m1x¨1+k1(x1-x0)-c(x・2-x・1)-k(x2-x1)=0

m2x¨2+c(x・2-x・1)+k(x2-x1)=0

(1)式中:x¨1,x¨2———分别为车身非簧载部分与簧载部分的垂直加速度;

x・1,x・2———分别为车身非簧载部分与簧载部分的垂直速度;

c———阻尼系数,为控制量。

[6]　李海庆,殷国富,彭瑞飞.基于X3D虚拟场景交互架构的实现方

法研究[J].系统仿真学报,2006(8):383-385.

[7]　冯桂珍,池建斌.基于W eb的虚拟现实模型创建工具[J].工程

图学学报,2004,25(3):60-64.

[8]　陈江平.虚拟现实技术及其在现代化教学中的研究[J].计算机

应用,2000,20(2):26.

Rea li za ti on s on the con structi on of v i rtua l exper i m en t a l syste m for m echan i ca l i n nova ti on desi gn ba sed on X3D CHEN M i n,W U Sheng2nan,L I U X i a o2q i u

(Electr o2Mechanical Engineering Depart m ent of Nanchang Ca mpus,J iangxi University of Science and Engineering,Nanchang 330013,China)

Abstract:I nteractivity is fav ourable t o ins p ire the interest of study and t o devel op the main2body acti on of kno wledge.The cons ol2 idati on and devel opment of kno wledge would exist only when the in2 novati on exists.The virtual laborat ory of mechanical innovati on de2sign is a kind of open laborat ory and it depends upon the ex peri m en2 tal envir on ment under the conditi on of co mputer net w ork.It possesses characteristics of g ood interactivity,str ong sense of i m mersi on,con2 venient in both manufacturing and use,ins p iring the interest of stud2 y,enhancing the ability f or starting work,ex p l oiting the thought and raising the cooperative p r operty etc..This paper analyzed the key technol ogy,modeling and app licati on of constructing the virtual ex2 peri m ent of on lined mechanical innovati on design and realized the mechanical innovative virtual ex peri m ental syste m that can be inter2 acted with the users on internet by the use of X3D technol ogy.An analytical discussi on was carried out on ho w t o make the virtual ex2 peri m ent of mechanical design and the designing i m p le mentati on p r ocess of the virtual laborat ory of mechanical design was ex pounded.

Key words:X3D(extendible3D);virtual laborat ory;me2 chanical innovati on design

Fig6Tab0Ref8“J ixie Sheji”7596

第25卷第7期2008年7月

机　械　设　计

JOURNAL OF MACH I N E DESI G N

Vol.25　No.7

Jul. 2008

3收稿日期:2007-12-03;修订日期:2008-01-22

基金项目:湖南省自然科学基金资助项目(07JJ3095)

作者简介:韩朝晖(1962-),男,湖南常德人,副教授,硕士,主要研究方向:机械设计与制造、计算机仿真技术、高教管理等,发表论文二十余篇。