[发明专利]一种用于创建矿用车辆动力学模型的方法

说明书

本发明公开了一种用于创建矿用车辆动力学模型的方法，包括：设定矿用车辆动力学模型中输入系统的架构并进行构建，进一步根据矿用车辆机械运行原理定义其含义；设定矿用车辆动力学模型中输出系统的架构并进行构建；根据矿用车辆的车辆动力学原理并结合车辆液压转向机制，确定矿用车辆动力学模型中用于模拟车辆全液压转向系统、车身动力学系统和地面轮胎系统的动力学执行系统的构架，并定义其运动，进一步，设定其与输入系统和输出系统的耦合关系，从而完成创建。本发明将全液压转向系统与车辆动力学结合，优化了矿用车模型，提高了模型精确性，具有较高的实时性、可扩展性、普适性，具有较强的推广和实用价值。

技术领域

本发明涉及机械工程技术领域，尤其是涉及一种用于创建矿用车辆动力学模型的方法及矿用车辆动力学模型。

背景技术

矿用车辆是在非公路的野外场地，如大型露天矿、水利工程中，用于运输煤矿、沙石的车辆。在土木工程中，经常与挖掘机、装载机、带式输送机等工程机械联合作业，构成装、运、卸生产线，进行土方、砂石、散料的装卸运输工作。矿用车辆的特点是：吨位大、消耗低、技术含量高、价格昂贵。由于工作在较为恶劣的环境中，车身较为庞大，直线行驶时会逐渐偏离直线、需要持续不断地对方向进行纠正，最终形成振荡形状的行驶路径，可操纵性较差、给驾驶员造成了一定的驾驶负担、影响了车辆的行驶稳定性。

为了解决上述问题，通常需要建立精确可用的矿用车模型。在所检索的公开方案中，仍旧存在许多问题，如模型准确性与仿真实时性不能同时满足，Adams/View能建立准确的多体动力学模型并能实现可视化，但速度太慢、无法进行实时仿真；简单的数学模型虽然速度快，但模型精度不够；CarSim/TruckSim/PanoSim等软件能兼顾模型准确度、实时性和可视化的问题，但现有模型库中没有矿用车辆模型可以使用。此外，从建模的角度看，矿用车主要由全液压转向系统、车身动力学系统和轮胎地面系统三部分组成，上述车辆动力学建模软件无法建立矿卡的液压转向系统模型。目前有单独针对矿用车液压转向系统的研究，或针对车辆动力学系统的研究，但在现有技术中很少涉及将液压转向系统与车辆动力学系统之间的相互耦合作用影响综合起来考虑的方案。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种用于创建矿用车辆动力学模型的方法，包括：步骤一、设定矿用车辆动力学模型中输入系统的架构并进行构建，进一步根据矿用车辆机械运行原理定义所述输入系统的含义；步骤二、设定所述矿用车辆动力学模型中输出系统的架构并进行构建；步骤三、根据矿用车辆的车辆动力学原理并结合车辆液压转向机制，确定所述矿用车辆动力学模型中用于模拟车辆全液压转向系统、车身动力学系统和地面轮胎系统的动力学执行系统的构架，并定义其运动，进一步设定所述动力学执行系统分别与所述输入系统和所述输出系统的耦合关系，从而完成创建。

优选地，在所述步骤三中，所述动力学执行系统包括全液压转向子系统和整车动力学子系统，其中，所述动力学执行系统按照如下步骤构建：确定所述动力学执行系统的输入参数及输出参数；确定所述动力学执行系统所包括的模块及每个模块的连接关系；确定所述整车动力学子系统内的各模块的输入参数和输出参数，以及建立悬架结构数据库，构建满足多种矿车的悬架结构，并确定每种结构对应的表征悬架车身轮胎运动关系的整车动力学方程，进一步将所述整车动力学方程写入所述整车动力学子系统内的各模块中，以定义各模块的运动，从而完成整车动力学子系统的构建；

确定所述全液压转向子系统内的各模块的输入参数和输出参数，建立液压转向与轮胎动力响应模型和全液压转向系统数学模型，并写入所述全液压转向子系统内的各模块中，以定义各模块的运动，从而完成全液压转向子系统的构建。

优选地，在所述步骤一中，所述输入系统按照如下步骤构建：确定所述输入系统的构架，并设置其输入参数和输出参数；进一步设定其中各模块的输入参数和输出参数。