为研究智能驾驶测试设备——可移动假人平板小车控制器安装点处受到来自路面激励对小车内部控制器振动影响,该文对可移动假人平板小车进行模态频响分析研究,利用NASTRAN对平板小车进行模态频响分析,对平板小车车轮安装点施加单位载荷,小车及内部电器件为一个系统,施加的激励经过系统后,得出小车控制器安装点位移响应值,发现其安装位置频率在113 Hz附近时,位移响应点幅值较大,经计算平板小车模态,发现小车固有频率为103 Hz,避开平板小车控制器安装点处固有频率,不会产生共振对控制器的安装产生影响,说明平板小车内部电器件设计及布置合理,也反映频响分析能很好地解决系统共振方面的问题.

针对网联汽车在进行V2X功能实车测试成本高、危险性高、对场地要求高等问题,以被测车辆V2X车载单元为主要测试对象,开发一套基于虚实融合技术的V2X测试系统,依托PreScan及MATLAB软件搭建测试场景,背景车辆及路侧信息为虚,被测车辆为实,虚实结合构建了完整的V2X功能实车验证环境.以某车型搭载的V2X车载单元为被测对象,在测试系统中搭建了交叉路口碰撞预警验证环境进行试验,试验结果证实测试系统能够在保证测试安全的前提下进行V2X功能有效性的判断.

在白车身概念设计阶段,通过车身拓扑优化技术考虑车身的载荷传递路径,用于指导车身上下车体结构设计及布置,再结合隐式参数化建模技术,建立全参数化白车身模型,在保证车身性能的前提下,采用多学科优化方法寻找下车体横纵梁截面尺寸、位置及厚度等,并对初始设计车身进行可行性减重,采用响应面模型对车身弯扭刚度进行优化,然后采用序列二次规划算法结合多学科协同优化对车身结构进行多目标优化设计,获取Pareto最优化解集,研究结果表明:在确保车身弯扭刚度等性能满足要求的前提下,实现车身下车体减重4 kg,表明在概念设计阶段,结合拓扑优化与参数化优化对白车身下车体结构进行布置优化及减重具有可行性.

为解决轮毂电机驱动电动汽车垂向振动加剧的问题.针对主动悬架设计了一种基于T-S(Takagi-Sugeno)模糊思想的变论域模糊控制策略,改进了伸缩因子的设计方法,以提升控制精度及多工况下的自适应能力;基于1/4车辆模型在随机路面和对接路面上进行动力学分析,将所提出的T-S变论域模糊控制策略与单一的T-S模糊控制、Mam-dani变论域模糊控制进行对比,并通过硬件在环试验验证了所提控制策略的效果.结果表明,所提出的主动悬架T-S变论域模糊控制策略可有效提升车辆的平顺性,相对于单一模糊控制和Mamdani变论域模糊控制具有较好的多工况适应性.

针对现有车速引导模型在通过交叉路口时,没有考虑到驾驶员需要频繁制动或车辆速度突变带来影响的情况,本文基于车路协同环境研究考虑基于S函数的交叉口平滑车速引导算法,根据车辆与路侧设施之间的通信,搭建相关算法模型并进行分析,与不采用车速引导模型相比,采用基于S函数的交叉口平滑车速引导算法模型可以降低通过交叉路口时间,提高通行效率,同时使建议速度变化平滑,提高驾驶平稳性.

对基于分析驱动设计的白车身焊点布局多目标优化进行研究.首先建立隐式参数化白车身关键零部件模型,以实现有限元模型的快速更新,并验证其准确性.利用Isight优化平台集成参数化模型和相关计算模块实现后台全自动运算功能.以焊点数量最小,扭转刚度最大为目标,焊点的间距为设计变量,采用NSGA-Ⅱ算法对白车身进行轻量化多目标优化设计.优化结果表明:在扭转刚度基本不变的前提下,焊点总数量与初始值相比减少了179个,优化效果明显,同时计算效率较高,证实了隐式参数化设计结合Isight优化平台方法在汽车平台开发设计方面的高效性与实用性.

针对智能网联车编队行驶功能,文章设计了基于车用无线通信(C-V2X)技术仿真系统.依据车辆协作式行驶控制流程(车辆组队、车辆入队、车队稳定行驶以及车辆出队),搭建智能驾驶员模型对车辆进行控制,通过领航-跟随法引导车辆队列行驶,最后在Prescan中设计驾驶场景,并通过直连通信(PC5)模式4通信协议建立通信进行了仿真验证.结果表明,所搭建的车辆编队协同控制仿真系统能够有效完成车辆队列的形成、车辆入队、队列稳定行驶以及车辆出队等队列控制行为,并能够根据自动驾驶控制策略使队列保持稳定的车间距行驶.

为提高分布式驱动电动汽车极限工况下的操纵稳定性,提出考虑驾驶员转向意图的四轮力矩矢量控制(TVC)策略.该控制策略利用方向盘转角识别驾驶员转向意图,并根据经验驾驶员操作特性调节车辆稳定性因数,建立含转向意图的横摆角速度期望模型.控制器采取分层式模型跟踪控制方式,上层运动控制器采用模型预测控制,决策附加横摆力矩,下层控制分配器通过二次规划的最优分配,得到四轮转矩作为控制量保持车辆对目标的跟随.最后基于CarSim&Simulink联合仿真平台,在双移线工况下对控制策略进行仿真验证.结果表明:考虑驾驶员转向意图的TVC策略可有效减小驾驶员极限工况下的操作负荷,进一步提高车辆操纵稳定性.

为有效解决复杂行驶工况下非线性悬架系统运动状态无法精确获取的难题,实现模型参数不确定以及时变路面激励工况下悬架状态精确估计的目标,开展了悬架系统状态估计研究.在路面激励模型和非线性悬架系统模型的基础上,结合交互式多模型算法与基于马尔可夫链的蒙特卡洛理论,设计了考虑模型参数不确定以及时变路面激励工况下多模型交互无迹卡尔曼滤波(IMMUKF)状态估计算法,且利用随机控制稳定判据验证了所设计的非线性观测器稳定性判定.对比分析了不同路面激励工况下悬架系统对于传统无迹卡尔曼滤波观测器与IMMUKF观测器的状态估计精度,并进行了台架试验验证.试验与仿真结果表明,IMMUKF观测器可获取更高的系统状态识别精度,不同路面激励仿真工况下状态估计误差最大均方根值不超过8％.

在过往开发流程中,车身概念设计阶段,白车身性能得不到充分验证,若在概念设计阶段结合SFE进行车身优化,以仿真驱动设计,在白车身概念设计阶段就介入到车身性能评估,让车身在详细设计前就拥有比较好的弯扭刚度等性能.基于此,采用SFE-Concept建立了白车身概念设计阶段全参数化模型,通过筛选下车体结构更改地板下横梁,设计变量包含横梁厚度、横梁位置以及横梁截面形状3个维度,根据3个维度的变量进行试验设计(DOE),然后实现响应面近似模型的自动生成和验证.最终,采用序列二次规划法(SQP)进行优化,得到妥协解集,最终比较不同的解集,选取白车身质量最小的解作为优化解,优化后白车身下车体质量减轻3.64 kg.

接头是白车身框架结构的重要组成部分,接头刚度分析作为乘用车刚度性能开发中必不可少的分析项目,通常在创建局部坐标系、施加边界条件、创建载荷步以及设置求解控制参数方面进行大量的重复工作.为减少重复性劳动,本文以接头基础网格模型为输入,利用Hypermesh二次开发功能,采用Tcl/Tk语言编写了接头刚度分析过程中局部坐标系创建、载荷施加、载荷步创建以及求解控制参数设置的自动化程序,可大幅提高分析效率,提高分析结果的准确性和一致性.

针对整车疲劳耐久性能开发中载荷提取的难题,提出利用虚拟轴耦合道路模拟器快速提取计算载荷的方法.研究建立了基于整车多体动力学模型和虚拟轴耦合道路模拟器的虚拟疲劳耐久测试系统,并以整车在试验场采集的载荷谱为模型输入条件,提取车辆模型的部件或子系统的计算载荷.通过与实验数据对比,研究表明各主要部件的载荷谱在时域上变化趋势基本一致,提取的载荷精度能够满足整车及零部件的疲劳耐久性分析要求.

The accuracy of state estimation and optimal control for controllable suspension system is a challenging task for the vehicle suspension system under various road excitations. How to effectively acquire suspension states and choose the reasonable control algorithm become a hot topic in both academia and industry. Uncertainty is unavoidable for the suspension system, e.g., varying sprung or unsprung mass, suspension damping force or spring stiffness. To tackle the above problems, a novel observer-based control approach, which combines adaptive unscented Kalman filter (AUKF) observer and model predictive control (MPC), is proposed in the paper. A quarter semi-active suspension nonlinear model and road profile model are first established. Secondly, using the road classification identification method based on system response, an AUKF algorithm is employed to estimate accurately the state of suspension system. Due to the nonlinear of semi-active suspension damping force in the movement process, the methods of observer-based and model predictive control are used to design the optimal predictive controller under various road excitations. Finally, compared with passive suspension system, the constrained optimal control (COC) algorithm and the model predictive control (MPC) algorithm, the road handing and ride comfort indexes are analyzed. Simulation results show that the performance of the proposed model predictive control algorithm compared with passive mode for the semi-suspension system improves more than 10% under the same road excitation condition.

为了研究车身钣金关键参数波动对系统抗凹性产生的影响,以某车型发动机罩为研究对象,用区间参数对外板、内板、支撑板的厚度参数、材料参数进行描述,建立系统区间模型,分析了不确定参数的灵敏度;采用区间摄动方法计算了汽车发动机罩加载点挠度变形波动范围,甄别了不确定性参数对系统加载点位置处的挠度变形波动程度的贡献度.研究表明:影响发动机罩外板加载点处挠度响应波动的主要因素是发动机罩外板厚度、外板弹性模量及外板支撑板厚度的波动.

为了提升前纵梁的碰撞性能及轻量化水平,建立了全铝车身前部结构的正面碰撞有限元模型,对前纵梁的耐撞性与轻量化优化方法进行了研究.以前纵梁的3种不同截面形式为对象,对比分析了截面形状的变化对碰撞性能的影响.在此基础上,以碰撞性能及质量为优化目标,分别对3种不同截面形式的前纵梁进行多目标优化.进一步在目标空间中,将3种不同截面形式前纵梁的Pareto解集按其目标函数向量进行相互比较,最终得到了考虑截面形式影响因素的Pareto解集.此优化方法为前纵梁的耐撞性与轻量化优化提供了新的解决方案.

为实现汽车动力传动系统试验场关联,研究了基于伪损伤等效的动力传动系统试验场关联方法.以Miner线性累积损伤理论为理论基础,通过试验样车进行路谱采集获取数据,利用不同工况、不同挡位下两传动轴扭矩的伪损伤值构造损伤矩阵及优化函数,采用粒子群优化算法对动力传动系统的试验场关联进行计算求解,最终得到关联试验场的汽车动力传动系统耐久规范.通过目标规范和关联规范关联通道的相对损伤对比,验证了关联方法的关联结果.

试验场耐久工况载荷谱是汽车零部件疲劳寿命精准分析的必要输入,目前行业内通常把物理样车采集的车轮六分力应用到多体动力学模型的分解计算中,而虚拟试验场的日渐成熟正逐渐取代这一应用十几年的技术路线.坑洼路是试验场耐久试验中极具代表性的工况,具有频率高、非线性大的特点,为提升其仿真精度,将柔性化车身和FTire轮胎模型应用到整车多体动力学建模中.结果显示:虚拟试验场仿真的车轮六分力、减震器位移及其轴向力与实车采集数据对比均有很好的相关性,说明虚拟试验场技术是一种在汽车开发早期获取试验场耐久工况载荷谱的可靠、有效方法.