【摘 要】
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多体系统动力学作为力学学科的一个重要分支,其在多个领域与行业中具有广泛的应用,如航空航天、车辆工程、机器人、生物动力学等。在面对多自由度的复杂动力学系统时,通常以基于笛卡尔坐标系的全局公式进行建模,然而该方法在模型求解效率方面存在较大的局限性。为了弥补这个缺陷,西班牙学者Javier García de Jalón提出了一种两步式半递推多体动力学建模方法,基于相对坐标系进行建模求解。该方法在确保数
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多体系统动力学作为力学学科的一个重要分支,其在多个领域与行业中具有广泛的应用,如航空航天、车辆工程、机器人、生物动力学等。在面对多自由度的复杂动力学系统时,通常以基于笛卡尔坐标系的全局公式进行建模,然而该方法在模型求解效率方面存在较大的局限性。为了弥补这个缺陷,西班牙学者Javier García de Jalón提出了一种两步式半递推多体动力学建模方法,基于相对坐标系进行建模求解。该方法在确保数值解精度的前提下具有高效求解的特点,使其在车辆工程领域,特别是自动驾驶车辆领域,具有较大的潜在应用前景（动力学实时仿真、主动控制等）。随着自动驾驶车辆的大力发展,对车辆各应用场景的主动控制方法也成为当前研究的热点。本文基于某被动悬架车辆复杂多体系统,针对其在颠簸路面条件下的振动问题,从主动控速和悬架参数优化相结合的角度展开研究和探索。本文的研究内容如下:1.针对某十七自由度车辆,基于两步式半递推多体动力学理论,使用运动副与轻质杆移除技术,搭建基于树状拓扑结构的半递推模型。随后立足城市工况,构建了基于减速带的颠簸路面模型,随后使用绝对坐标法对其进行程序化定义并嵌入车辆多体模型中。此外,文中采用Carsim对同样的目标车辆进行建模,使两种模型在相同的转向工况下进行仿真,以此验证车辆多体动力学模型的求解精度和可用性。2.为处理车辆垂向振动问题,结合现代控制技术,分别设计了基于PID控制、模糊控制和最优控制的三种控制策略,用于车辆行驶过程中的主动实时控速,使其以更合理的速度通过路面凸起,从主动方案的角度达到振动抑制的效果。随后基于四种颠簸路面工况进行动力学仿真,验证了控制算法的有效性。3.通过主动方案抑制振动后,从被动方案的角度出发,结合车辆振动峰值的响应面模型和序列二次规划算法,以垂向振动加速度峰值的均值最小化为优化目标,对车辆悬架进行参数优化。随后将主动控速与悬架参数优化方案相结合,基于颠簸路面开展动力学仿真,验证了主被动相结合振动抑制方案的有效性。
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