1、设计分析一体化之系统仿真应用（东风）10/16/2018 王文.Amesim整车解决方案介绍典型应用介绍总结AgendaModel-Based Systems Engineering底盘应用：多领域&多属性多重场景多重属性流体传动传动电器动力控制车辆动力学.子系统模型车辆集成分析油耗驾驶性动力学/舒适性性能安全融合底盘设计、整车集成和控制开发于一体的整车系统仿真解决方案传动路面和环境底盘驾驶员及工况车辆转向制动减震器从子系统到整车车辆，子系统,驾驶员 和 道路环境Driving Dynamics底盘领域关注的系统工程问题LMS Imagine.Lab 驾驶动力学解决方案底盘不断增加的电气化基于
2、更加真实的底盘物理模型开发控制算法底盘多属性平衡（如再生制动和ESC优先级）良好的模型继承性从 MiL,SiL 到 HiL 模型延续性第一时间选择和集成最好的底盘组件和子系统（系统匹配）满足法规要求底盘组件NVH问题如何最大限度满足舒适性、操稳和驾驶安全性要求？早起快速研究探索底盘新技术整车多属性解决方案车辆性能系统分析传动路面和道路环境底盘驾驶员和工况车辆转向制动减震器底盘多属性系统工程驾驶和操稳,稳定性,安全性,经济性 车辆动力学解决方案满足底盘不同开发阶段和技术细节要求的多层级建模环境iCAR库面向应用的GUI建模环境，模块化模型模板。面向早期车辆技术专家，满足底盘详细技术细节开发和设计
3、要求车辆开发后期，从各个子系统到整车集成，面向整车集成应用和控制开发部门底盘集成工程底盘子系统设计和整车集成系统手段传动路面和环境底盘驾驶员和循环车辆转向制动减震器底盘子系统重要性快速设计正确的产品(供应商),底盘子系统集成(OEM)机电液子系统落地方案类似于乐高积木的模块组合建模，实现各种发杂结构建模Amesim是模块化的多领域建模平台，且不同领域相互兼容:机械领域:common mechanical models 传动领域:advanced mechanical systems acting in powertrain基本电领域:electrical basic components电机及
4、驱动:elements of rotary motors液压领域:elements for hydraulic circuits车辆集成库:elements to build emission and fuel economy models EPS系统 AT详细性能模型(but also manual,hybrid and full electric)减震器底盘控制集成集成更加精确的控制模型，更好地验证控制器传动道路和环境底盘驾驶员和工况车辆转向制动减震器加速控制系统设计、集成和验证流程为控制算法开发提供更加详细且更加真实的被控对象物理模型扭矩矢量TCSHEVs&EVsEPSEHPSAFS4W
5、SABSESCKERSARSCDCEASDriving dynamics在控制算法开发流程之中集成Amesim底盘性能模型MiL for concept phase:Simulink interface(exporting LMS Amesim to Simulink,cosimulation,importing Simulink models using RTW),SiL in engineering phase:easy interface or“packaging”for C code,HiL for verification phase:exportation to all the s
6、tandard real-time platforms.车辆ECU 控制逻辑子系统能量信号.Amesim整车解决方案介绍典型应用介绍01 车辆动力学总结Agenda01.车辆动力学序号完成内容1动力学仿真平台2原地转向3低速转向轻便性 steering agility4稳态回转 steady state steering5方向盘角脉冲 pulse steering 6方向盘角阶跃 step steering7中间位置8蛇形试验slalom test9低速回正10撒手稳定性 典型车辆操稳分析工况GB-T-6323-2014-汽车操纵稳定性试验方法后处理后处理悬架悬架动力总成动力总成轮胎轮胎路面路
7、面空气动力学空气动力学转向系统转向系统带带ESP/ABSESP/ABS的制动回路的制动回路01.车辆动力学 高度集成的模块化模型01.车辆动力学 主要竞争对手-界面化建模方便容易上手不需要建模可扩展性差许多动态工况无法考虑后处理开发不方便01.车辆动力学 基于Amesim App的前处理开发UI图形化界面试验方法参数输入个性定制嵌入独立选择计算结果01.车辆动力学 App定制的后处理界面示意01.车辆动力学 App定制的后处理界面示意01.车辆动力学 App定制的后处理界面示意.Amesim整车解决方案介绍典型应用介绍02 制动系统分析总结Agenda制动系统级分析目标层次分析功能制动力分配I
8、曲线、曲线、同步附着系统、制动力分配系数、利用附着系数等制动踏板感分析踏板力-踏板位移、踏板力-减速度、踏板位移-减速度、踏板力-管路压力、踏板位移-管路压力等制动距离0型试验制动距离、减速度助力器失效紧急制动距离、减速度ABS失效紧急制动制动距离、减速度等驻车分析20%坡度最小手力需求，最大驻坡能力，应急制动距离、减速度，输入手刹力、行程、齿数与输出制动力矩的关系等热衰退预测国标/企标规范前后制动盘摩擦功、温升、摩擦系数变化等真空度分析真空度与踏板行程的关系；真空度与发动机/真空泵抽取速率的关系；02.制动系统分析面临的问题02.制动系统分析开发模型定制UI培训UI系统问题多项目周期短没有仿
9、真背景02.制动系统分析 开发核心模型框架踏板感模型驻车计算模型制动距离计算模型热计算模型 模型开发基本思路1.来源于实际。通过对制动系统元部件的解析工作，深入了解制动系统元部件的结构、工作原理。在此基础上进行建模工作；模型源于西门子在制动领域10年以上项目经验，但绝不是简单的照抄照搬，所以模块都基于东风实际车型。2.经过试验验证；每一个单体模型都需要经过试验对标，以保证模型能够和试验结果准确吻合；3.经过抽象和提炼，又不同于实际 结合实际情况，对模型进行必要的不影响精度的抽象和提炼，以提高建模分析效率，降低对输入数据和零部件试验的要求（现实可行性）。在模型精度和模型复杂度之间获取良好平衡。4
10、.始终抓住关键指标 无论模型如何提炼，每个零部件的关键参数指标始终可以得到保证，始终都能够和试验结果一致，从而保证模型的精度。5.不同分析目标使用不同的模型02.制动系统分析 核心模型踏板感模型踏板总成模型：杠杆比、效率、回复力、变形助力器模型：始动力、跳跃值、助力比、真空度、失效等主缸模型：缸径、效率、容积、最大行程等需液量：软管、硬管、ABS模块、主缸等构型：X/H管路失效卡钳：缸径、空行程、需液量、摩擦系数、拖滞等车辆：车重、轴距、载荷、质心位置、滚动阻力、风阻、地面附着等1.建模 核心模型踏板感模型模型中考虑的影响因素：1.建模 踏板感模型分析项计算模型全局参数文件1.建模简单易用的使
11、用流程点击桌面exe运行平台，进入制动平台匹配界面运行平台输入前期设计参数输入参数选择要分析的功能项选择功能输出关键计算结果输出结果键盘输入Excel 导入脚本语言自动建模求解02.制动系统分析uiui二层界面：主界面一层界面：欢迎界面BrakeDistanceGUIBrkForcDisUIParkingBrakeThermalFading制动距离校核界面制动力分配校核界面驻车制动校核界面制动热分析校核界面 整体构架挂载界面：子功能界面02.制动系统分析 平台功能参数参数导导入入踏板感踏板感计计算算制制动动力分力分配配制制动动距离距离驻车计驻车计算算AMS计计算算真空度真空度计计算算批批处处理
12、理VTS指指标标更改更改报报告告导导出出数据后数据后处处理理数据数据库库管理管理12个核个核心功能心功能调用office API 自动撰写报告以文件的形式对车辆数据、模型、数据进行管理在线更新车辆VTS指标多参数对比计算评估发动机、电子泵的真空度供给能力02.制动系统分析 主界面参数设置区域结果处理区域分析功能选择区域02.制动系统分析 车型数据融合支持每一车型9大类参数导入02.制动系统分析 车型数据融合下拉选择模式键盘输入数值文本文件02.制动系统分析 车型数据融合关键参数图解说明02.制动系统分析 车型数据融合车型excel文件来源：业务部门 供应商自动导入平台02.制动系统分析 踏板感
13、计算模式早期设计数据部件测试数据部件模型库加载02.制动系统分析 制动力分配计算制动力分配系数I曲曲线线/曲曲线线利用附着系数数数值值02.制动系统分析 制动距离计算10个制动距离计算工况；综合考虑整车、制动系统及ABS性能；修改指标；输出判定结果；选选择计择计算工况算工况02.制动系统分析 驻车计算驻车形式驻车计算分为前期匹配和后期计算两种计算形式：在没有拿到详细驻车系统设计参数时使用前期计算，评估不同坡度需要的驻车力和手刹力。显示曲线选择坡度02.制动系统分析 驻车计算当拿到详细主车系统设计参数后，采用后期校核进行详细驻车性能匹配计算：输入驻车设计参数，包括手柄参数、卡钳参数和拉线效率等。
14、输出关键计算指标、不同手柄齿数对应的驻车力曲线。输入参数关键指标曲线显示不同齿数对应的驻车能力及不同坡度的最小驻车力需求02.制动系统分析 AMS计算制动盘结构输入界面结果曲线关键指标基于前后制动盘结构参数和工况要求，预测前后盘温变化和每次制动的FMDD数值。02.制动系统分析 参数批次运算对比研究计算参数设置运算次数参数列表载入参数删除参数结果对比02.制动系统分析 部件模型库开发思路建模建模图纸解读模型搭建参数收集标定模型模型封装02.制动系统分析 部件模型库开发思路图纸解读模型搭建参数收集标定模型模型封装02.制动系统分析 部件模型库开发思路封装封装详细的助力器性能模型：不同结构模型不一
15、样；不同厂家模型不一样；不同分析目的模型不一样；图纸解读模型搭建参数收集标定模型模型封装02.制动系统分析 部件模型库双膜片助力器制动踏板IPB单膜片助力器主缸前卡钳EPB1-大气端口2-发动机真空端口3-助力器输出口4-助力器输入口02.制动系统分析开发模型计算脚本通过脚本调用模型计算收集模型计算数据数据敏感性分析 参数敏感性分析流程确定计算样本量02.制动系统分析02.制动系统分析 踏板感分析热图.Amesim整车解决方案介绍典型应用介绍03 转向系统分析总结Agenda03.转向系统分析 支持液压助力转向系统（HPS）中所有组件的设计：适用于轿车、卡车/大巴转向系统的泵、管路、转阀和作动
16、缸等。支持从电液助力转向（EHPS）到电动转向（EPS）乃至线控转向系统（SWB）的建模和技术评估。提供满足OEM和供应商不同分析需求的多级复杂模型。评估转向系统集成到整车之后的性能表现。早期不同工况研究：停车工况和驾驶工况。结合simulink接口以耦合控制算法。SteeringGearMotorInverterPWMParkTransformInverseParkTransformAdditional CompensationsVehicle velocity0IdinIqinmeasTorqueTorque control CurrentCurrent control PIPIUqUdU
17、u,Uv,UwIvmeasIumeasIdmeasIqmeasTorque from torque sensorHierarchy of EPS systemA inner loop dedicated to the motor current control.The input to the inner loop:the torque assistance and some additional compensations(boost,inertia compensation).The mechanical part03.转向系统分析Use the 1D mechanical library
18、 and its advanced friction models as well as screw-nut and worm gear models for reversibility and worm shaft possible translation.Handles belt drive system with cable and pulley as a first functional modelling approach.03.转向系统分析采用MBSE手段创建虚拟转向手柄杆评价体系。基于真实EPS系统开发仿真模型。建设HIL台架，测试和验证真实EPS-ECU控制器。国内某OEM的E
19、PS系统开发和控制HIL测试案例03.转向系统分析 ECUEPS3D chassis齿齿条条力力电电机控制机控制电电流流底底盘车盘车速和速和转转向向盘盘转转角角轮轮速速,横横摆摆角，角，转转向扭矩向扭矩车车速速,实时模型物理系统通讯齿齿条位条位移移Siemens only responsible for real-time models,not for connection to or functioning of the ECUCommunication protocol(CAN)will be required,including all data the ECU needs in ord
20、er to operatecontrol strategy inputschecksums and countersTypically provider needs to foresee either support to use a release version ECU,or a developer ECU(which has less strict requirements on provided data).Also a debugging tool which allows to observe and(re-)set ECU status and internal data基于模型
21、的控制DOE分析国内某OEM的EPS系统开发和控制HIL测试案例03.转向系统分析.Amesim整车解决方案介绍典型应用介绍总结AgendaDriving DynamicsAttributes and performancesVertical low freq comfortCarbody attitudeAgilitySuspension noiseRoll gradientRoll dampingSteerabilitySteering work sensitivityOn-centre driver feelingSteering hysteresisDrivabilityFuel ef
22、ficiencyHybrid/electric driveline responsiveness4WD(split,TC)Tip in/back out in curvesStopping distanceBrake pedal feelAdaptive cruise controlBraking in curvesLateral Accel response timeSensitivity to lateral wind Understeering gradientHeading easiness&responsivenessVehicledynamicsLMS Amesim as a pl
23、atformDo not forget the benefits from a platform!LMS Amesim platformModelica compliance3D scene editor for animationAmeset for legacy code capitalizationAmecustom and SupercomponentsHigh speed computingDesign experiment and optimizationFacilities for external automationInteroperability CAD/CAE/RTAna
24、lysis toolsWhat value brings Simcenter Amesim CustomizationLets go furtherClassic usageAny kind of systemAutomotiveAircraftShip buildingBuildingMachineryOff-HighwayRail.Customizemodel is easyGlobal parametersWatch Variables&ParametersPost-processing capabilitiesDashboards.Run OnlyAmerunRun onlyDesig
25、n Of ExperimentFirst level of non expert deployment.AmesimVersatilityEase recurrent studies automationDeploy simulation even to non expertExtend native tool capabilitiesAmesimEngine of custom applicationsTool Process FlowSiemens customized tool SimulationPerform simulationStore resultsExplore solutions and models Pre ProcessingMaster Excel sheetMap and data generatorScenario selectionPost ProcessingCombined final and individual metricResults monitoringVisualization
