[發(fā)明專利]基于虛擬模型還原物理試驗(yàn)臺(tái)架仿真過(guò)程的方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011073375.2
• 申請(qǐng)日: 2020-10-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112214916B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 段凱欣;劉瑜瑾;張凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京福田戴姆勒汽車(chē)有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23;G06F119/14;G06F119/02
• 代理公司: 北京景聞知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11742
• 代理人: 朱鴻雁

1.一種基于虛擬模型還原物理試驗(yàn)臺(tái)架仿真過(guò)程的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：采集特征路段的目標(biāo)控制點(diǎn)的載荷譜信息；

S2：將預(yù)設(shè)工裝模型及被測(cè)樣件的有限元模型安裝在虛擬臺(tái)架上，識(shí)別所述被測(cè)樣件中需要控制運(yùn)動(dòng)信息的位置，將所述載荷譜信息設(shè)定為被測(cè)虛擬模型的目標(biāo)信號(hào)；

S3：獲取臺(tái)面自由度和目標(biāo)路譜之間的傳遞函數(shù)，根據(jù)目標(biāo)函數(shù)以及所述傳遞函數(shù)求逆，得到臺(tái)面六個(gè)自由度的驅(qū)動(dòng)信息；

S4：通過(guò)MATLAB軟件集成ADAMS動(dòng)力學(xué)模型、并聯(lián)機(jī)構(gòu)反解模型、PID電控模型、液壓油傳遞特性函數(shù)模型和并聯(lián)機(jī)構(gòu)正解模型，使得六個(gè)自由度通過(guò)反解得到作動(dòng)器的目標(biāo)位移值，將所述目標(biāo)位移值按照PID方式計(jì)算PID實(shí)際增益值，得到所述作動(dòng)器的實(shí)際位移值，將所述實(shí)際位移值輸入至ADAMS動(dòng)力學(xué)模型，計(jì)算得到實(shí)際自由度；

S5：根據(jù)所述實(shí)際自由度驅(qū)動(dòng)后，通過(guò)所述有限元模型得到關(guān)注點(diǎn)的實(shí)際路譜響應(yīng)信息，將所述目標(biāo)信號(hào)按照步長(zhǎng)系數(shù)新生成單位步的目標(biāo)信號(hào)，將該目標(biāo)信號(hào)通過(guò)逆?zhèn)鬟f函數(shù)求得臺(tái)面自由度的變化量；

S6：重復(fù)以上步驟S1至步驟S5進(jìn)行循環(huán)迭代，直至求得所有時(shí)刻所述虛擬臺(tái)架中關(guān)注點(diǎn)的臺(tái)面自由度的變化量，實(shí)現(xiàn)所述虛擬臺(tái)架模擬實(shí)車(chē)的情況，以復(fù)現(xiàn)實(shí)際車(chē)輛運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和形式。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于虛擬模型還原物理試驗(yàn)臺(tái)架仿真過(guò)程的方法，其特征在于，還包括：

按照迭代出的位移的驅(qū)動(dòng)信號(hào)播放，提取產(chǎn)品硬點(diǎn)三個(gè)力值和三個(gè)扭矩值，以作為仿真的邊界進(jìn)行疲勞耐久分析。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于虛擬模型還原物理試驗(yàn)臺(tái)架仿真過(guò)程的方法，其特征在于，還包括：

對(duì)比迭代后的實(shí)際路譜響應(yīng)信息和目標(biāo)路譜響應(yīng)信息的均方根誤差值，得到收斂程度；

若收斂程度低于預(yù)設(shè)收斂閾值，則修正所述預(yù)設(shè)工裝模型直至所述收斂程度大于或等于所述預(yù)設(shè)收斂閾值。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于虛擬模型還原物理試驗(yàn)臺(tái)架仿真過(guò)程的方法，其特征在于，所述S4進(jìn)一步包括：

對(duì)比MATLAB反解位移、虛擬臺(tái)架作動(dòng)器位移、MAST353.20試驗(yàn)平臺(tái)臺(tái)架作動(dòng)器位移，驗(yàn)證MATLAB反解求解，以為虛擬臺(tái)架搭建提供結(jié)構(gòu)參數(shù)輸入。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于虛擬模型還原物理試驗(yàn)臺(tái)架仿真過(guò)程的方法，其特征在于，所述S4進(jìn)一步包括：

采用試驗(yàn)臺(tái)架的實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，獲取訓(xùn)練模型，并用驗(yàn)證數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，根據(jù)輸入數(shù)據(jù)直接獲取反解結(jié)果。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于虛擬模型還原物理試驗(yàn)臺(tái)架仿真過(guò)程的方法，其特征在于，所述S4進(jìn)一步包括：

基于多軸模擬振動(dòng)臺(tái)MAST進(jìn)行虛擬迭代仿真，以六個(gè)作動(dòng)缸位移為驅(qū)動(dòng)通道，以加速度作為迭代目標(biāo)通道進(jìn)行迭代。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于虛擬模型還原物理試驗(yàn)臺(tái)架仿真過(guò)程的方法，其特征在于，所述進(jìn)行疲勞耐久分析，包括：

基于建立的零部件、系統(tǒng)的有限元模型及載荷分解獲取的載荷譜信息，進(jìn)行疲勞仿真分析；

若疲勞損傷目標(biāo)值大于預(yù)設(shè)疲勞損傷閾值，則進(jìn)行疲勞仿真優(yōu)化。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于虛擬模型還原物理試驗(yàn)臺(tái)架仿真過(guò)程的方法，其特征在于，還包括：

對(duì)驅(qū)動(dòng)器輸入的位移、速度和加速度與上平臺(tái)相應(yīng)輸出量之間的關(guān)系進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)虛擬試驗(yàn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于虛擬模型還原物理試驗(yàn)臺(tái)架仿真過(guò)程的方法，其特征在于，所述對(duì)驅(qū)動(dòng)器輸入的位移、速度和加速度與上平臺(tái)相應(yīng)輸出量之間的關(guān)系進(jìn)行分析的過(guò)程，包括：

建立坐標(biāo)系；

生成旋轉(zhuǎn)變換矩陣；

進(jìn)行運(yùn)動(dòng)副和自由度分析；

進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)位置反解。

10.一種基于虛擬模型還原物理試驗(yàn)臺(tái)架仿真過(guò)程的系統(tǒng)，其特征在于，包括：

采集模塊，用于采集特征路段的目標(biāo)控制點(diǎn)的載荷譜信息；

設(shè)定模塊，用于將預(yù)設(shè)工裝模型及被測(cè)樣件的有限元模型安裝在虛擬臺(tái)架上，識(shí)別所述被測(cè)樣件中需要控制運(yùn)動(dòng)信息的位置，將所述載荷譜信息設(shè)定為被測(cè)虛擬模型的目標(biāo)信號(hào)；

第一計(jì)算模塊，用于獲取臺(tái)面自由度和目標(biāo)路譜之間的傳遞函數(shù)，根據(jù)目標(biāo)函數(shù)以及所述傳遞函數(shù)求逆，得到臺(tái)面六個(gè)自由度的驅(qū)動(dòng)信息；

第二計(jì)算模塊，用于通過(guò)MATLAB軟件集成ADAMS動(dòng)力學(xué)模型、并聯(lián)機(jī)構(gòu)反解模型、PID電控模型、液壓油傳遞特性函數(shù)模型和并聯(lián)機(jī)構(gòu)正解模型，使得六個(gè)自由度通過(guò)反解得到作動(dòng)器的目標(biāo)位移值，將所述目標(biāo)位移值按照PID方式計(jì)算PID實(shí)際增益值，得到所述作動(dòng)器的實(shí)際位移值，將所述實(shí)際位移值輸入至ADAMS動(dòng)力學(xué)模型，計(jì)算得到實(shí)際自由度；

第三計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述實(shí)際自由度驅(qū)動(dòng)后，通過(guò)所述有限元模型得到關(guān)注點(diǎn)的實(shí)際路譜響應(yīng)信息，將所述目標(biāo)信號(hào)按照步長(zhǎng)系數(shù)新生成單位步的目標(biāo)信號(hào)，將該目標(biāo)信號(hào)通過(guò)逆?zhèn)鬟f函數(shù)求得臺(tái)面自由度的變化量；

迭代仿真模塊，用于對(duì)所述采集模塊、設(shè)定模塊、第一計(jì)算模塊、第二計(jì)算模塊和第三計(jì)算模塊的執(zhí)行過(guò)程進(jìn)行循環(huán)迭代，直至求得所有時(shí)刻所述虛擬臺(tái)架中關(guān)注點(diǎn)的臺(tái)面自由度的變化量，實(shí)現(xiàn)所述虛擬臺(tái)架模擬實(shí)車(chē)的情況，以復(fù)現(xiàn)實(shí)際車(chē)輛運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和形式。