仿真技术及其在汽车性能优化中的应用

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1、****大学机械交通学院机械优化设计课程论文题目仿真技术极其在汽车性能优化中的应用学院机械交通专业机制班级姓名学号指导教师职称教授年**月**日仿真技术及其在汽车性能优化中的应用摘要：现代技术使得我们在设计的同时可以节省更多的时间和精力去完成目标，在不断努力的过程中得到的技术就是仿真技术，仿真技术可以在模拟状态下完成各种测验以节省成本，加快进程。本文详细介绍了仿真技术及其发展趋势。分析了仿真技术在汽车性能优化设计中应用的工作流程及应用现状。关键词：仿真技术；汽车性能；优化设计前言：随着汽车产量的大幅度提高和保有量的相对固定，汽车工业的竞争日渐加剧，使得每辆汽车的利润大幅度下降。同时汽

2、车产品也由传统的机械产品向机电一体化产品、信息电子产品方向发展，技术含量大为提高。为降低汽车设计、生产成本，增强市场竞争力，仿真技术在各大汽车制造公司逐渐得到了广泛的研究和应用。1仿真技术仿真技术是以相似原理、系统技术、信息技术及其应用领域有关技术为基础，以计算机和各种专用物理效应设备为工具，利用系统模型对真实的或设想的系统进行动态研究的一门多学科的综合性技术。1.１仿真技术研究的主要内容仿真技术主要在系统分析建模、仿真算法确定、仿真程序的编制（实物仿真还包括物理模型的建立）、仿真模型的可信度评估等几个方面进行研究。1.1.1系统分析建模系统分析建模是实现系统有效仿真的前提，它首先要

3、确定代表仿真系统运行状态的变量和环境条件（状态变量和外扰动），其次要确定描述・６・文献标识码：Ｂ状态变量之间、状态变量与外扰动之间以及外扰动自身的数学表达式，最后还必须要确定数学表达式中的各变量的初始状态。为使所建的仿真数学模型与仿真物理系统具有相似性、精确性和相关性，系统分析建模必须遵循以下的原则：模型的详细程度和精确程度必须与研究目的相匹配，并根据所研究问题的性质和所要解决的具体问题来确定对模型的具体要求。系统分析建模常用的方法有演绎法、试验法和混合法。演绎法主要用于对系统内部结构和特性清楚的系统，用已知的一些基本定律和原理，经过数学演绎和逻辑演绎推导出系统模型；试验法不需要对系

4、统原理进行分析，而直接进行系统或系统部件的试验，获取系统输入及输出的数据，依据这些试验数据用“回归”方法、“在线”或“离线”的方式求出系统模型；混合法主要用于对系统内部结构和特性有部分了解，但又不甚了解的系统，它采用前两种方法相结合的方式求出系统模型。1.1.2仿真算法的确定仿真算法的种类很多，线性系统的仿真算法有数值积分法、离散相似法、置换法、根匹配法、增广矩阵法等，非线性系统的仿真算法有蒙特卡洛法、模拟退火法、遗传算法等。仿真算法的确定主要从３个方面考虑：一是数学模型的特点；二是算法本身及其计算程序的特点；三是系统仿真的精度要求。数学模型的特点主要包括模型变量、约束条件、线性程度

5、等。各种仿真算法有各自的适应范围和特点，有的仿真算法只适合模型变量少的数学模型，有的仿真模型只适合线性的模型。为此，在确定仿真算法时，要结合这几个方面综合考虑，确定最适合仿真系统的仿真算法。1.1.3仿真程序的编制仿真程序的编制，是在数学模型已建立和仿真算法已确定的前提下，利用编程语言，将仿真系统在计算机上程序化的过程。编程语言种类很多如Ｆｏｒｔｒａｎ、ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ、ＶｉｓｕａｌＣ＋＋和Ｍａｔｌａｂ等，同时仿真程序也可以通过一些仿真程序包二次开发而来，仿真程序包主要有ＳＩＭＬＩＮＫ、ＳＩＭＬＩＢ、ＧＡＳＰ和ＡＤＭＡＳ等。1.1.4仿真模型的可信度仿真模型的可信度评估是对所建

6、系统模型校核、验证和确认的过程。利用仿真结果对模型的验证就是要证实仿真模型的行为和真实对象的行为是否相同。复杂动态系统仿真模型的验证是仿真过程中需要解决的最为困难的技术问题之一，因为在仿真过程中，真实系统的试验数据信息往往很少，由于仿真系统特性的多样性，要建立一个广泛适用的验证准则也同样是困难的。一般情况下，在定量方法中，常用统计技术来定量比较仿真试验和真实试验结果输出之间的一致性。模型的确认，也就是对仿真模型和仿真结果进行确认和验收。在仿真过程中，经过对模型反复进行校核和验证，最终还需接受由多方面专家组成的权威机构对模型和仿真结果进行确认和验收。1.2仿真技术的发展趋势1.2.1智

7、能仿真技术智能仿真技术的关键是在原有仿真系统中引入了专家系统。专家系统是计算机将仿真应用领域里的专家知识收集起来，代替专家解决一些决策问题的计算机软件。智能仿真系统一般包括建模智能辅助工具、智能前端和仿真结果智能分析。仿真建模智能辅助工具支持用户用他们比较熟悉的方式描述仿真模型，一旦被仿真的系统数学模型接受，就可产生仿真模型，还可以对用户建立的仿真模型进行检验。智能前端是为了解决人机交互中的接口问题，在人机之间插入一个负责人机交互的专家系统而构成的，智能前