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课程培训
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CarSim 车辆动力学仿真工程师培训
培训目标:
· 掌握核心理念:理解 CarSim 基于实验数据的参数化建模思想及其作为“虚拟试验场”的工作流程。 · 精通建模与仿真:能够独立完成整车模型(含底盘、动力总成、轮胎、空气动力学等)的参数配置、试验规程(Maneuvers)设置以及仿真执行。 · 掌握联合仿真:熟练掌握 CarSim 与 MATLAB/Simulink 的闭环联合仿真,用于控制系统(如 ESP、ABS、ADAS)的开发与测试。 · 具备工程应用能力:能够利用 CarSim 进行车辆平顺性、操纵稳定性、制动性等典型性能的仿真分析与优化,并能解读和呈现专业结果。 目标学员:
车辆工程工程师、底盘控制系统开发工程师、ADAS算法工程师、仿真工程师、高校相关专业师生。 预备知识:
具备基本的车辆理论(底盘、动力学)知识,了解 MATLAB/Simulink 的基本操作。无需深厚的编程或有限元背景。 培训内容
一:CarSim 基础与核心理念
目标:建立对 CarSim 工作逻辑的全局认知,熟悉操作环境。 · CarSim 概述 o 软件定位:车辆系统级动力学仿真标准工具。 o 核心优势:参数化建模、高计算效率、丰富的数据库、成熟的联合仿真接口。 o 典型应用场景:底盘调校、控制策略开发(ABS/ESP/EPS)、ADAS/HIL测试、整车性能评估。 · 用户界面与基本工作流程 o 主界面详解:图形用户界面、数据库结构、项目文件管理。 o “三步法”核心流程: § 车辆系统配置:定义整车及其子系统参数。 § 试验规程设置:定义仿真工况(如双移线、正弦扫频)。 § 运行仿真与结果分析:执行并可视化输出。 o 快速上手:运行一个预置的示例(如稳态回转),查看动画和绘图。 二:整车与子系统建模
目标:深入理解并掌握如何通过参数定义一辆完整的虚拟车辆。 · 整车模型架构 o 多体动力学模型基础:CarSim 的建模方法学。 o 车身与质量属性:簧载/非簧载质量、惯量、质心位置。 · 悬架与转向系统建模 o 悬架特性:通过实验数据表定义外倾角、前束角、轮距变化等运动学与弹性运动学特性。 o 转向系统:定义传动比、间隙、摩擦与助力特性。 · 轮胎模型 o 魔术公式轮胎模型 详解:纯工况、组合工况参数的含义与获取。 o 使用 Tire Data 文件,导入或拟合实验轮胎数据。 · 动力总成与制动系统 o 发动机与变速器建模:扭矩曲线、换挡逻辑。 o 制动系统:制动力分配、助力器特性、ABS基础逻辑。 · 空气动力学模型 o 设置气动升力、阻力与俯仰力矩系数。 三:试验规程与仿真执行
目标:掌握如何设计、组合和运行仿真工况,以复现或创造特定的测试场景。 · 驾驶员模型 o 路径跟随与速度跟随驾驶员模型:设定目标路径和速度剖面。 o 驾驶员预瞄、延迟等参数对仿真结果的影响。 · 标准试验库与自定义工况 o 使用内置的丰富试验规程:ISO标准试验(如阶跃转向、正弦扫频)、北美标准试验等。 o 自定义工况: § 使用“VS Command”指令序列(方向盘、油门、刹车、挡位)构建复杂工况。 § 使用“路径”编辑器定义任意车道线。 § 导入外部GPS或测试数据作为目标路径。 · 运行控制与批量仿真 o 设置仿真时长、步长、输出频率。 o 使用“参数变化”功能进行DOE设计,自动批量运行多组仿真(如研究不同悬架刚度的影响)。 四:联合仿真与控制策略开发
目标:掌握 CarSim 与 Simulink 的接口,实现“车辆+控制器”的闭环测试。 · CarSim S-Function 接口详解 o 工作原理:CarSim 作为 Simulink 中的一个模型块运行。 o 接口信号:输入(控制指令)、输出(车辆状态、传感器信号)。 · 联合仿真环境搭建 o 在 Simulink 中配置 CarSim 块。 o 设置固定的协同仿真步长。 · 控制器建模与测试 o 案例一:ESP逻辑验证:在 Simulink 中搭建简单的横摆稳定性控制器,在 CarSim 中对开路面或双移线工况下测试其效能。 o 案例二:ADAS功能测试:集成AEB或ACC算法模型,在 CarSim 场景中测试其性能。 五:结果分析与工程应用
目标:掌握专业的数据后处理与可视化方法,将仿真结果转化为工程结论。 · 专业数据后处理 o VS Visualizer 深度使用:2D/3D动画、绘图管理器。 o 自定义绘图:绘制时间历程、相图、频率响应曲线。 o 数据处理:公式计算、滤波、数据导出。 · 车辆性能指标解读 o 操纵稳定性:横摆角速度响应、侧向加速度、不足/过多转向梯度、侧倾角。 o 平顺性:车身加速度、悬架动行程。 o 制动性:制动距离、减速度、俯仰角。 · 综合实战项目
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