設計分析一體化之系統(tǒng)仿真應用課件

1、設計分析一體化之系統(tǒng)仿真應用（東風）10/16/2018 王文.Amesim整車解決方案介紹典型應用介紹總結AgendaModel-Based Systems Engineering底盤應用：多領域&多屬性多重場景多重屬性流體傳動傳動電器動力控制車輛動力學.子系統(tǒng)模型車輛集成分析油耗駕駛性動力學/舒適性性能安全融合底盤設計、整車集成和控制開發(fā)于一體的整車系統(tǒng)仿真解決方案傳動路面和環(huán)境底盤駕駛員及工況車輛轉向制動減震器從子系統(tǒng)到整車車輛，子系統(tǒng), 駕駛員 和 道路環(huán)境Driving Dynamics底盤領域關注的系統(tǒng)工程問題LMS Imagine.Lab 駕駛動力學解決方案底盤不斷增加的電氣化基

2、于更加真實的底盤物理模型開發(fā)控制算法底盤多屬性平衡（如再生制動和ESC優(yōu)先級）良好的模型繼承性從 MiL, SiL 到 HiL 模型延續(xù)性第一時間選擇和集成最好的底盤組件和子系統(tǒng)（系統(tǒng)匹配）滿足法規(guī)要求底盤組件NVH問題如何最大限度滿足舒適性、操穩(wěn)和駕駛安全性要求？早起快速研究探索底盤新技術整車多屬性解決方案車輛性能系統(tǒng)分析傳動路面和道路環(huán)境底盤駕駛員和工況車輛轉向制動減震器底盤多屬性系統(tǒng)工程駕駛和操穩(wěn), 穩(wěn)定性, 安全性, 經濟性 車輛動力學解決方案滿足底盤不同開發(fā)階段和技術細節(jié)要求的多層級建模環(huán)境iCAR庫面向應用的GUI建模環(huán)境，模塊化模型模板。面向早期車輛技術專家，滿足底盤詳細技術細節(jié)

3、開發(fā)和設計要求車輛開發(fā)后期，從各個子系統(tǒng)到整車集成，面向整車集成應用和控制開發(fā)部門底盤集成工程底盤子系統(tǒng)設計和整車集成系統(tǒng)手段傳動路面和環(huán)境底盤駕駛員和循環(huán)車輛轉向制動減震器底盤子系統(tǒng)重要性快速設計正確的產品(供應商), 底盤子系統(tǒng)集成(OEM)機電液子系統(tǒng)落地方案類似于樂高積木的模塊組合建模，實現各種發(fā)雜結構建模Amesim是模塊化的多領域建模平臺，且不同領域相互兼容:機械領域: common mechanical models 傳動領域: advanced mechanical systems acting in powertrain基本電領域: electrical basic comp

4、onents電機及驅動: elements of rotary motors液壓領域: elements for hydraulic circuits車輛集成庫: elements to build emission and fuel economy models EPS系統(tǒng) AT詳細性能模型 (but also manual, hybrid and full electric) 減震器底盤控制集成集成更加精確的控制模型，更好地驗證控制器傳動道路和環(huán)境底盤駕駛員和工況車輛轉向制動減震器加速控制系統(tǒng)設計、集成和驗證流程為控制算法開發(fā)提供更加詳細且更加真實的被控對象物理模型扭矩矢量TCSHEVs

5、& EVsEPSEHPSAFS4WSABSESCKERSARSCDCEASDriving dynamics在控制算法開發(fā)流程之中集成Amesim底盤性能模型MiL for concept phase: Simulink interface (exporting LMS Amesim to Simulink, cosimulation, importing Simulink models using RTW),SiL in engineering phase: easy interface or “packaging” for C code, HiL for verification phase

6、: exportation to all the standard real-time platforms.車輛ECU 控制邏輯子系統(tǒng)能量信號.Amesim整車解決方案介紹典型應用介紹01 車輛動力學總結Agenda01. 車輛動力學序號完成內容1動力學仿真平臺2原地轉向3低速轉向輕便性 steering agility4穩(wěn)態(tài)回轉 steady state steering5方向盤角脈沖 pulse steering 6方向盤角階躍 step steering7中間位置8蛇形試驗slalom test9低速回正10撒手穩(wěn)定性典型車輛操穩(wěn)分析工況GB-T-6323-2014-汽車操縱穩(wěn)定性試驗方

7、法后處理懸架動力總成輪胎路面空氣動力學轉向系統(tǒng)帶ESP/ABS的制動回路01. 車輛動力學高度集成的模塊化模型01. 車輛動力學主要競爭對手-界面化建模方便容易上手不需要建模可擴展性差許多動態(tài)工況無法考慮后處理開發(fā)不方便01. 車輛動力學基于Amesim App的前處理開發(fā)UI圖形化界面試驗方法參數輸入個性定制嵌入獨立選擇計算結果01. 車輛動力學App定制的后處理界面示意01. 車輛動力學App定制的后處理界面示意01. 車輛動力學App定制的后處理界面示意.Amesim整車解決方案介紹典型應用介紹02 制動系統(tǒng)分析總結Agenda制動系統(tǒng)級分析目標層次分析功能制動力分配I曲線、曲線、同步附

8、著系統(tǒng)、制動力分配系數、利用附著系數等制動踏板感分析踏板力-踏板位移、踏板力-減速度、踏板位移-減速度、踏板力-管路壓力、踏板位移-管路壓力等制動距離0型試驗制動距離、減速度助力器失效緊急制動距離、減速度ABS失效緊急制動制動距離、減速度等駐車分析20%坡度最小手力需求，最大駐坡能力，應急制動距離、減速度，輸入手剎力、行程、齒數與輸出制動力矩的關系等熱衰退預測國標/企標規(guī)范前后制動盤摩擦功、溫升、摩擦系數變化等真空度分析真空度與踏板行程的關系；真空度與發(fā)動機/真空泵抽取速率的關系；02.制動系統(tǒng)分析面臨的問題02.制動系統(tǒng)分析開發(fā)模型定制UI培訓UI系統(tǒng)問題多項目周期短沒有仿真背景02.制動系

9、統(tǒng)分析開發(fā)核心模型框架踏板感模型駐車計算模型制動距離計算模型熱計算模型模型開發(fā)基本思路來源于實際。 通過對制動系統(tǒng)元部件的解析工作，深入了解制動系統(tǒng)元部件的結構、工作原理。在此基礎上進行建模工作；模型源于西門子在制動領域10年以上項目經驗，但絕不是簡單的照抄照搬，所以模塊都基于東風實際車型。經過試驗驗證； 每一個單體模型都需要經過試驗對標，以保證模型能夠和試驗結果準確吻合；經過抽象和提煉，又不同于實際 結合實際情況，對模型進行必要的不影響精度的抽象和提煉，以提高建模分析效率，降低對輸入數據和零部件試驗的要求（現實可行性）。在模型精度和模型復雜度之間獲取良好平衡。始終抓住關鍵指標 無論模型如何提

10、煉，每個零部件的關鍵參數指標始終可以得到保證，始終都能夠和試驗結果一致，從而保證模型的精度。5. 不同分析目標使用不同的模型02.制動系統(tǒng)分析核心模型踏板感模型踏板總成模型：杠桿比、效率、回復力、變形助力器模型：始動力、跳躍值、助力比、真空度、失效等主缸模型：缸徑、效率、容積、最大行程等需液量：軟管、硬管、ABS模塊、主缸等構型：X/H管路失效卡鉗：缸徑、空行程、需液量、摩擦系數、拖滯等車輛：車重、軸距、載荷、質心位置、滾動阻力、風阻、地面附著等1.建模核心模型踏板感模型模型中考慮的影響因素：1.建模踏板感模型分析項計算模型全局參數文件1.建模簡單易用的使用流程運行平臺點擊桌面exe運行平臺，

11、進入制動平臺匹配界面輸入參數輸入前期設計參數選擇功能選擇要分析的功能項輸出結果輸出關鍵計算結果鍵盤輸入Excel 導入腳本語言自動建模求解02.制動系統(tǒng)分析uiui二層界面：主界面一層界面：歡迎界面BrakeDistanceGUIBrkForcDisUIParkingBrakeThermalFading制動距離校核界面制動力分配校核界面駐車制動校核界面制動熱分析校核界面整體構架掛載界面：子功能界面02.制動系統(tǒng)分析平臺功能參數導入踏板感計算制動力分配制動距離駐車計算AMS計算真空度計算批處理VTS指標更改報告導出數據后處理數據庫管理12個核心功能調用office API 自動撰寫報告以文件的形

12、式對車輛數據、模型、數據進行管理在線更新車輛VTS指標多參數對比計算評估發(fā)動機、電子泵的真空度供給能力02.制動系統(tǒng)分析主界面參數設置區(qū)域結果處理區(qū)域分析功能選擇區(qū)域02.制動系統(tǒng)分析車型數據融合支持每一車型9大類參數導入02.制動系統(tǒng)分析車型數據融合下拉選擇模式鍵盤輸入數值文本文件02.制動系統(tǒng)分析車型數據融合關鍵參數圖解說明02.制動系統(tǒng)分析車型數據融合車型excel文件來源：業(yè)務部門 供應商自動導入平臺02.制動系統(tǒng)分析踏板感計算模式早期設計數據部件測試數據部件模型庫加載02.制動系統(tǒng)分析制動力分配計算制動力分配系數I曲線/曲線利用附著系數數值02.制動系統(tǒng)分析制動距離計算10個制動距離

13、計算工況；綜合考慮整車、制動系統(tǒng)及ABS性能；修改指標；輸出判定結果；選擇計算工況02.制動系統(tǒng)分析駐車計算駐車形式駐車計算分為前期匹配和后期計算兩種計算形式：在沒有拿到詳細駐車系統(tǒng)設計參數時使用前期計算，評估不同坡度需要的駐車力和手剎力。顯示曲線選擇坡度02.制動系統(tǒng)分析駐車計算當拿到詳細主車系統(tǒng)設計參數后，采用后期校核進行詳細駐車性能匹配計算：輸入駐車設計參數，包括手柄參數、卡鉗參數和拉線效率等。輸出關鍵計算指標、不同手柄齒數對應的駐車力曲線。輸入參數關鍵指標曲線顯示不同齒數對應的駐車能力及不同坡度的最小駐車力需求02.制動系統(tǒng)分析AMS計算制動盤結構輸入界面結果曲線關鍵指標基于前后制動盤

14、結構參數和工況要求，預測前后盤溫變化和每次制動的FMDD數值。02.制動系統(tǒng)分析參數批次運算對比研究計算參數設置運算次數參數列表載入參數刪除參數結果對比02.制動系統(tǒng)分析部件模型庫開發(fā)思路建模圖紙解讀模型搭建參數收集標定模型模型封裝02.制動系統(tǒng)分析部件模型庫開發(fā)思路圖紙解讀模型搭建參數收集標定模型模型封裝02.制動系統(tǒng)分析部件模型庫開發(fā)思路封裝詳細的助力器性能模型：不同結構模型不一樣；不同廠家模型不一樣；不同分析目的模型不一樣；圖紙解讀模型搭建參數收集標定模型模型封裝02.制動系統(tǒng)分析部件模型庫雙膜片助力器制動踏板IPB單膜片助力器主缸前卡鉗EPB1-大氣端口2-發(fā)動機真空端口3-助力器輸出

15、口4-助力器輸入口02.制動系統(tǒng)分析開發(fā)模型計算腳本通過腳本調用模型計算收集模型計算數據數據敏感性分析參數敏感性分析流程確定計算樣本量02.制動系統(tǒng)分析02.制動系統(tǒng)分析踏板感分析熱圖.Amesim整車解決方案介紹典型應用介紹03 轉向系統(tǒng)分析總結Agenda03. 轉向系統(tǒng)分析支持液壓助力轉向系統(tǒng)（HPS）中所有組件的設計：適用于轎車、卡車/大巴轉向系統(tǒng)的泵、管路、轉閥和作動缸等。支持從電液助力轉向（EHPS）到電動轉向（EPS）乃至線控轉向系統(tǒng)（SWB）的建模和技術評估。提供滿足OEM和供應商不同分析需求的多級復雜模型。評估轉向系統(tǒng)集成到整車之后的性能表現。早期不同工況研究：停車工況和駕駛

16、工況。結合simulink接口以耦合控制算法。SteeringGearMotorInverterPWMParkTransformInverseParkTransformAdditional CompensationsVehicle velocity0IdinIqinmeasTorque control Current control PIPIUqUdUu, Uv, UwIvmeasIumeasIdmeasIqmeasTorque from torque sensorHierarchy of EPS systemA inner loop dedicated to the motor curren

17、t control. The input to the inner loop: the torque assistance and some additional compensations (boost, inertia compensation ).The mechanical part03. 轉向系統(tǒng)分析Use the 1D mechanical library and its advanced friction models as well as screw-nut and worm gear models for reversibility and worm shaft possib

18、le translation.Handles belt drive system with cable and pulley as a first functional modelling approach.03. 轉向系統(tǒng)分析采用MBSE手段創(chuàng)建虛擬轉向手柄桿評價體系?；谡鎸岴PS系統(tǒng)開發(fā)仿真模型。建設HIL臺架，測試和驗證真實EPS-ECU控制器。國內某OEM的EPS系統(tǒng)開發(fā)和控制HIL測試案例03. 轉向系統(tǒng)分析 ECUEPS3D chassis齒條力電機控制電流底盤車速和轉向盤轉角輪速, 橫擺角，轉向扭矩車速, 實時模型物理系統(tǒng)通訊齒條位移Siemens only responsib

19、le for real-time models, not for connection to or functioning of the ECUCommunication protocol (CAN) will be required, including all data the ECU needs in order to operatecontrol strategy inputschecksums and countersTypically provider needs to foresee either support to use a release version ECU, or

20、a developer ECU (which has less strict requirements on provided data).Also a debugging tool which allows to observe and (re-) set ECU status and internal data基于模型的控制DOE分析國內某OEM的EPS系統(tǒng)開發(fā)和控制HIL測試案例03. 轉向系統(tǒng)分析.Amesim整車解決方案介紹典型應用介紹總結AgendaDriving DynamicsAttributes and performancesVertical low freq comfor

21、tCarbody attitudeAgilitySuspension noiseRoll gradientRoll dampingSteerabilitySteering work sensitivityOn-centre driver feelingSteering hysteresisDrivabilityFuel efficiencyHybrid/electric driveline responsiveness4WD (split , TC)Tip in/back out in curvesStopping distanceBrake pedal feelAdaptive cruise

22、 controlBraking in curvesLateral Accel response timeSensitivity to lateral wind Understeering gradientHeading easiness & responsivenessVehicledynamicsVehicle performancesSystem integrationVehicle controlSteeringTransmissionHandlingRideDamperAnti-roll barBrakingGlobal chassis controlLMS Amesim as a p

23、latformDo not forget the benefits from a platform!LMS Amesim platformModelica compliance3D scene editor for animationAmeset for legacy code capitalizationAmecustom and SupercomponentsHigh speed computingDesign experiment and optimizationFacilities for external automationInteroperability CAD / CAE / RTAnalysi