柴油内燃机车辆动力与传动系统建模.pdf

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1、第28卷第3期计算机仿真2011年3月文章编号：1006—9348(2011)03—0353—04柴油内燃机车辆动力与传动系统建模唐毅，张学玲，李立华(天津军事交通学院装运机械系，天津300161)摘要：研究车辆驾驶仿真系统，为达到真实地仿真车辆运动的特性。针对车辆优化运行速度、加速度等性能，需建立实车动力与传动性能的数学模型。在构造了虚拟车辆数学模型框架基础上，根据柴油内燃机车辆动力与传动系统原理，采用曲线重建、数据拟合方法建立了实车运动学、动力学数学模型。通过驾驶仿真器的操作信号，用建立的内燃机、传动系统数学模型求解虚拟

2、车辆运动及动力参数。将采集的实车运行特性数据与求出的虚拟车辆的数据进行了对比分析，结果证明内燃机、传动系统的数学模型与实车系统运动与动力性能的相似程度较高，利用建立系统为实际研究提供参考。关键词：柴油内燃机；传动系统；仿真；建模中图分类号：TP391．9，TP301．6文献标识码：BModelingofEngineandDrivetrainSystemofDieselVehicleTANGYi．ZHANGXue—ling．LILi—hua(HandingandFacilitiesDepartment，MilitaryTran

3、sportationUniversity，Tianjin300161，China)ABSTRACT：Itisnecessarytobuildthemathematicsmodelsofpoweranddrivetrainsystemforvehicledrivingsimu—lator，SOa8tosimulatethemotionofvehiclereally．Therefore，thelayoutofvirtualvehiclemodelisstructured．Basedontheprincipleandrelevan

4、tparametersofdieselengineanddrivetrainsystemofrealvehicle，thedynamicsmodelofrealvehicleisbuiltusingreconstructionofcurvesanddatafitting．Bythemathematicsmodelsofengineanddrivetrainsystem，virtualvehicle’Skinemicsanddynamicsparameteraresolvedaccordingtotheoperationsig

5、nalsofsimulator．Finally，therunningcharacteristicdataofrealvehicleandvirtualvehiclearecompared，whichshowsthatthemathmodelissimilarcloselytorealvehiclesystem．KEYWORDS：Dieselengine；Drivetrainsystem；Simulation；Modeling1引言随着虚拟现实、仿真技术的发展，在车辆驾驶仿真系统中，驾驶操作培训不再仅限于规程上的练习，而是越来

6、越侧重驾驶技能的培养，如：山地、沙路、冰雪路驾驶操作和突发事故的处置等。现有的车辆驾驶仿真系统中，除了作为研发分析使用的系统建立了较完整的数学模型外，其余的多为车辆操作仿真，对车辆动力、运动特性的仿真要求不高，没有建立实车动力与传动系统数学模型。为使车辆驾驶仿真系统中的虚拟车能够逼真地体现实车的运动特性，车辆驾驶仿真软件系统就必须使用能够反映实车动力、运动性能的数学模型，如：发动机力矩、转速、车辆速度、加速度等。本文运用曲线重建、数据拟合、参数估计和数字仿真科学方法与技术⋯，针对某大型特种车辆柴油内燃机系统与传动系统，建立了

7、车辆整体数学模型框架和能够较真实仿真实车动力、运动特性的内燃机系统、传动系统数学模型。根据收稿13期：2010—06—10修回13期：2010-08-30该数学模型，车辆驾驶仿真软件能实时计算出驾驶仿真系统中虚拟车辆的动力、运动参数，这些参数为仿真实车的运动提供依据。通过采集的实车运动数据与虚拟车辆输出参数曲线比较，结果表明所建立的大型特种车辆动力与传动系统数学模型仿真度较高。2车辆数学模型框架驾驶实车时，根据驾驶员的驾驶操作，车辆表现出不同的运动状态。为提高仿真度，驾驶虚拟车辆的过程和车辆运动状态应该与实车一致。影响车辆运

8、动特性的驾驶操作因素有油门、制动、档位、离合及转向，在特定的驾驶操作情况下，由内燃机和传动系统特性决定了车辆的运行状况拉。1。根据实车工作过程，建立柴油内燃机、传动系统数学模型，由输入的操作信号，计算出不同工况下虚拟车辆的运动参数。图1为建立的车辆数学模型框架。3内燃机系统模型陆地上运输工