一种特种车辆多体动力学建模与制动性能分析方法

1.本发明涉及制动性能分析技术领域，具体为一种特种车辆多体动力学建模与制动性能分析方法。


背景技术：

2.随着我国工业水平的不断提升以及科学技术的深层次发展，对作为承载重型装备的多轴特种车辆行车性能要求也越来越高，其必须具备高机动能力以保证时效性，良好的承载能力以及越野性能以适应严峻环境考验，车辆也必须具备可靠的行驶制动性能以确保人员装备安全，因此对整车行驶动力学特性研究十分重要。
3.目前已有的动力学建模分析多基于小型汽车、普通乘用车或者商用车，且多轴车研究分析操稳性和平顺性较多，而对于重型多轴特种车辆的制动安全性能分析较少，因此，本领域技术人员提出了一种特种车辆多体动力学建模与制动性能分析方法，用来解决上述所存在的技术问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种特种车辆多体动力学建模与制动性能分析方法，解决了现有动力学建模分析对于重型多轴特种车辆的制动安全性能分析较少的问题。
5.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种特种车辆多体动力学建模与制动性能分析方法，包括以下分析步骤：
6.s1：动力学分析与模型简化
7.针对车辆复杂的机械系统，adams/car以多体动力学理论为基础建立拉格朗日方程，构建具有完整约束或非完整约束的求解系统以求解各机构间的运动学方程，可高效准确的分析车辆的动力学特性；
8.s2：特种车辆整车动力学模型构建
9.搭建基础模板还原实车各部件的空间关系以及逻辑连接关系，并根据车辆尺寸定位参数进行稽核建模以确定空间位置关系，然后通过物理建模确定正确的运动逻辑、合理的约束关系，之后集成整车所需的各子系统，其调用依据实测特性数据编辑的属性文件，建立了相关参数变量，赋予系统实车特性参数以建立数学求解模型，最后将各子系统与试验台装配为实车；
10.s3：整车模型验证与性能检验
11.实车试验系统由动力学特性测量单元、振动状态监测单元以及轮速和踏板力传感器三大部分组成，在试验过程中并利用同步电缆同步采集所有测点数据，之后选取以60km/h速度，80m恒转弯半径绕圆实验数据和以60km/h初速度紧急制动实验数据，对比验证仿真模型的对应工况后，并得出相应性能检验结论；
12.s4：制动性能参数影响分析
13.从整车纵向动力学交底模拟研究制动强度、路面附着系数和制动器作用时间多项参数对制动距离、车身减速度、横向位移以及垂向加速度多项关键指标的影响程度进行分析，并得到相应制动性能参数影响分析结果；
14.s5：结论生成
15.通过结合adams/car建立的多轴特种车辆精细化整车动力学模型以及上述多项检验结论和分析结果，得到不同参数对制动性能影响的关系曲线以及分析数据，以其为基础数据得到制动性能的分析结果。
16.优选的，所述s1步骤中，首先是对各刚体质心广义坐标的选取，以质心处的笛卡尔坐标和可以表明方位的欧拉角构成广义坐标，即为
[0017][0018]
式中：qi代表第i个刚体的广义坐标，q代表整个机械系统的广义坐标而后是利用拉个朗日乘子法建立运动学方程：
[0019][0020]
式中：t为系统动能；q为系统广义坐标列阵；q为广义力列阵；第二个等式为完整约束方程，ρ为其对应的拉氏乘子列阵，第三个等式为非完整约束方程，μ为其对应的拉氏乘子列阵，其中系统动能可表示为：
[0021][0022]
式中：为广义速度向量，m为质量矩阵。
[0023]
将式(3)代入拉格朗日方程，可得到系统的动力学控制方程：
[0024][0025]
式中：为广义加速度向量；k为刚度矩阵；qf为主动力对应的广义力；qv为与二次项相关的广义力；为约束的雅可比矩阵；λ为拉格朗日乘子列阵；
[0026]
最后结合车辆系统机械特性选择积分求解器进行求解。
[0027]
优选的，所述s2步骤中，特种车辆整车动力学模型有悬架系统模型、制动系统模型、轮胎系统模型和动力系统模型组成。
[0028]
优选的，所述s2步骤中，通讯器作为集成各模块的关键传输各子系统与试验台之间的特性数据，为保证数据正确传输，将结合理论分析确定各子系统间数据运行计算的传递关系，其中包括轮胎和悬架通过whee l_center通讯器匹配连接，动力总成和各驱动桥通过通讯器co_output_torque匹配连接。
[0029]
优选的，所述s3步骤中，实验场地条件选择要求为：干燥平坦清洁的水泥混凝土路面，任意方向坡度不大于2％；风速不大于5m/s；大气温度在0-40℃范围内。
[0030]
本发明提供了一种特种车辆多体动力学建模与制动性能分析方法。具备以下有益
效果：
[0031]
1、本发明通过实车验证，结合制动距离、制动速度、纵向加速度、侧向加速度等特性参数，表明此模型可有效反映实车转弯、制动过程中的动力学特性，验证了模型的正确性，并进一步结合国标规定，仿真检验整车模型行车制动性能，结果表明该模型符合要求，可为整车匹配设计和实车性能探索实验提供可靠的分析平台。
[0032]
2、本发明通过制动性能参数影响分析可知，驾驶员需综合考虑制动强度对制动距离和制动稳定性对承载装备的影响，路面附着系数对制动距离和制动减速度的影响较大，随着附着系数降低制动距离急剧增大，整车制动性能下降，制动器作用时间可反映制动动作的响应速度，制动动作急会降低制动时的纵向稳定性和垂向稳定性，并通过对各组仿真数据的拟合，得到了不同参数对制动性能影响的关系曲线，为探究此类重型特种车辆制动性能评价体系建立有效数据基础。
[0033]
3、本发明通过借助此模型还可分析整车的操稳性和平顺性，方便为整车动力学特性的研究提供一个可靠的平台。
附图说明
[0034]
图1为本发明的整车装配建模过程示意图；
[0035]
图2为本发明的多轴车悬架系统模型示意图；
[0036]
图3为本发明的减震器阻尼特性曲线示意图；
[0037]
图4为本发明的弹簧刚度特性曲线示意图；
[0038]
图5为本发明的限位块刚度特性曲线示意图；
[0039]
图6为本发明的10轮制动系统与盘式制动器模型示意图；
[0040]
图7为本发明的多轴车轮胎系统仿真模型示意图；
[0041]
图8为本发明的多轴车轮胎参数传输关系示意图；
[0042]
图9为本发明的多轴车动力系统仿真模型示意图；
[0043]
图10为本发明的驱动力矩计算流程示意图；
[0044]
图11为本发明的实车实验设备布置示意图；
[0045]
图12为本发明的实验/仿真数据对比图示意图；
[0046]
图13为本发明的制动性能仿真结果示意图；
[0047]
图14为本发明的不同制动强度的制动性能示意图；
[0048]
图15为本发明的不同路面附着系数下的制动性能示意图；
[0049]
图16为本发明的路面附着系数关系曲线示意图；
[0050]
图17为本发明的不同作用时间下的制动性能示意图；
[0051]
图18为本发明的制动器作用时间关系曲线示意图。
具体实施方式
[0052]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0053]
实施例：
[0054]
如图1-18所示，本发明实施例提供一种特种车辆多体动力学建模与制动性能分析方法，包括以下分析步骤：
[0055]
s1：动力学分析与模型简化
[0056]
针对车辆复杂的机械系统，adams/car以多体动力学理论为基础建立拉格朗日方程，构建具有完整约束或非完整约束的求解系统以求解各机构间的运动学方程，可高效准确的分析车辆的动力学特性；
[0057]
s2：特种车辆整车动力学模型构建
[0058]
搭建基础模板还原实车各部件的空间关系以及逻辑连接关系，并根据车辆尺寸定位参数进行稽核建模以确定空间位置关系，然后通过物理建模确定正确的运动逻辑、合理的约束关系，之后集成整车所需的各子系统，其调用依据实测特性数据编辑的属性文件，建立了相关参数变量，赋予系统实车特性参数以建立数学求解模型，最后将各子系统与试验台装配为实车；
[0059]
s3：整车模型验证与性能检验
[0060]
实车试验系统由动力学特性测量单元、振动状态监测单元以及轮速和踏板力传感器三大部分组成，在试验过程中并利用同步电缆同步采集所有测点数据，之后选取以60km/h速度，80m恒转弯半径绕圆实验数据和以60km/h初速度紧急制动实验数据，对比验证仿真模型的对应工况后，并得出相应性能检验结论；
[0061]
s4：制动性能参数影响分析
[0062]
从整车纵向动力学交底模拟研究制动强度、路面附着系数和制动器作用时间多项参数对制动距离、车身减速度、横向位移以及垂向加速度多项关键指标的影响程度进行分析，并得到相应制动性能参数影响分析结果；
[0063]
s5：结论生成
[0064]
通过结合adams/car建立的多轴特种车辆精细化整车动力学模型以及上述多项检验结论和分析结果，得到不同参数对制动性能影响的关系曲线以及分析数据，以其为基础数据得到制动性能的分析结果。
[0065]
s1步骤中，首先是对各刚体质心广义坐标的选取，以质心处的笛卡尔坐标和可以表明方位的欧拉角构成广义坐标，即为
[0066][0067]
式中：qi代表第i个刚体的广义坐标，q代表整个机械系统的广义坐标而后是利用拉个朗日乘子法建立运动学方程：
[0068][0069]
式中：t为系统动能；q为系统广义坐标列阵；q为广义力列阵；第二个等式为完整约束方程，ρ为其对应的拉氏乘子列阵，第三个等式为非完整约束方程，μ为其对应的拉氏乘子
列阵，其中系统动能可表示为：
[0070][0071]
式中：为广义速度向量，m为质量矩阵。
[0072]
将式(3)代入拉格朗日方程，可得到系统的动力学控制方程：
[0073][0074]
式中：为广义加速度向量；k为刚度矩阵；qf为主动力对应的广义力；qv为与二次项相关的广义力；为约束的雅可比矩阵；λ为拉格朗日乘子列阵；
[0075]
最后结合车辆系统机械特性选择积分求解器进行求解。
[0076]
由上述理论分析可知，若将整车所有部件均表示出来，计算量过大，影响分析效率，故需在不影响动力学特性分析精度的前提下需要对模型做出简化。
[0077]
并且在动力学分析和模型简化的过程中还需要注意以下几个方面：
[0078]
1)忽略不计用于连接各零部件的运动副之间的摩擦；
[0079]
2)为了保证计算精度，对于轮胎、悬架等关键部位的变形体特性参数需通过实验获取，将在下文建模过程中给出，其余部位均视为刚体，不考虑其变形；
[0080]
3)整车除自身子系统外，其承载质量简化于质心处；
[0081]
4)不同刚体之间的柔性运动用橡胶衬套模拟；
[0082]
5)舍去不影响制动性能分析的零部件，将无相对运动的部件视为整体；
[0083]
6)制动力矩直接施加在车轮上，不考虑制动单元的实际结构和管路布置。
[0084]
如图1所示，s2步骤中，特种车辆整车动力学模型有悬架系统模型、制动系统模型、轮胎系统模型和动力系统模型组成。
[0085]
s2步骤中，通讯器作为集成各模块的关键传输各子系统与试验台之间的特性数据，为保证数据正确传输，将结合理论分析确定各子系统间数据运行计算的传递关系，其中包括轮胎和悬架通过whee l_center通讯器匹配连接，动力总成和各驱动桥通过通讯器co_output_torque匹配连接。
[0086]
本技术研究的某型号特种车辆主要结构参数如表1所示
[0087]
[0088]
表1
[0089]
悬架系统模型内容如下：
[0090]
如图2所示，本技术研究的悬架为双横臂独立悬架，以车身纵轴左右对称，在模型搭建时，各部位通过设置不同的运动副连接以实现相应的动力学特征；
[0091]
位于转向桥的悬架设有横拉杆，通过横拉杆轴向运动带动转向节从而实现车轮转向。主要构件的连接关系如表2所示，其中减震器作为悬架承载的重要部分，其属性参数需结合实际设计情况来设置。模型通过设置阻尼、弹簧、限位块特性参数来模拟减震器的功能，左右减震器参数相同，其特性曲线分别如图3、图4、图5所示。
[0092][0093]
表2
[0094]
制动系统模型内容如下：
[0095]
如图6所示，通过控制制动踏板力，制动系统以确定的比例关系传递制动压力至轮胎使整车在规定时间内停止。本技术研究对象采用气压制动系统、盘钳式制动器，建模过程中不考虑气压管路、阀件等结构，主要通过制动钳施加与驱动力矩反向的旋转力矩到制动盘，最终建立10轮仿真模型。
[0096]
在仿真模型中，通过设置制动力矩计算式(5)中的参数变量，经传感器将制动力矩计算数值输入制动模型中。且制动系统需要与悬架系统、车轮之间借助通讯器交换这些参数数据，才能实现整车的制动，具体传输关系见表3。
[0097]
[0098][0099]
表3
[0100][0101]
式中：为制动力矩；为制动气室压力有效作用面积，取0.165m2；为制动盘摩擦系数，取0.375；制动盘有效作用半径，取172.6mm；step为阶梯函数，step(varval(l eft_front_whee l_omega),-0.0175,1,0.0175,-1)，此为左前轮表达式，以确保制动力矩作用方向与车轮转动反向；为制动气室压力；为前后制动管路压力分配系数，初始值取0.49；为制动踏板力转换为制动气室压强的换算系数，默认值为0.1/mm2；仿真设置的制动踏板力(n)。
[0102]
轮胎系统模型内容如下：
[0103]
如图7所示，轮胎作为整车系统中直接与地面接触的弹性元件，与悬架系统共同作用承受簧载质量在运动过程中传递过来的垂向压力、侧向压力，接收来自路面的冲击、摩擦力等，实现了整车的加速、制动、转向动作。轮胎模型选取和特性参数实验十分重要，在此选取pac2002模型，依据魔术轮胎数学模型，实现对法向力、侧向力、纵向力、回正力矩的输出，最后通过导入已编辑特性参数的属性文件得到仿真模型。
[0104]
如图8所示，整车五轴的轮胎通过建立的安装件以及whee l_center通讯器，自动匹配到对应车桥的轮毂处，且在车桥轮毂轴心处通过旋转副约束轮胎的转动特性，通过垂直副约束轮胎与地面的关系。轮胎力学特性参数经由pac2002模型解算，借助输入输出通讯器传输至整车系统中。
[0105]
动力系统模型内容如下：
[0106]
如图9所示，本技术借助adams/car建立的模型中，动力系统的动力总成和驱动模块共同作用直接为车轮提供驱动力矩，力矩传递的逻辑关系由内部数学方程以及状态变量模拟，忽略发动机等零部件的实际机械结构。需借助模板提供的4驱模型建立此多轴车的8驱仿真模型，动力总成采用四点悬置的形式与车架相连，动力输出传递利用发动机map图，结合试验车设计工况，建立了包含发动机功率、输出扭矩、变速箱档位数、速比等参数的发动机动力特性文件，作为动力系统模型解算的数据输入。
[0107]
如图10所示，动力系统的整车匹配需借助各个位置的通讯器、安装件、参数变量来传递数据，实质上是通过作用力制动器(joi nt force actuators)输出差速器转矩，而后借助输出通讯器(co_output_torque)传递至各驱动桥悬架系统的万向节处，借助模拟仿真信息得到的各驱动轮扭矩计算流程。
[0108]
s3步骤中，实验场地条件选择要求为：干燥平坦清洁的水泥混凝土路面，任意方向坡度不大于2％；风速不大于5m/s；大气温度在0-40℃范围内。
[0109]
实车实验系统内容如下：
[0110]
由于本技术研究对象作为重型运输车辆的特殊性，其对安全性要求较高，为确保仿真模型能够准确模拟实际驾驶的多种工况，首先需进行实车试验对比验证模型的精度。
[0111]
如图11所示的部分实车实验设备布置结构图，主要为动力学特性测量单元、振动状态监测单元以及轮速和踏板力传感器三大部分。
[0112]
动力学测量主机与安装在车身顶部的姿态传感器连接，将原始的惯性测量数据和gps输出信号有机地结合，用于获取测试车辆车身各向加速度、侧倾角、航向角等动力学参数。振动状态监测单元由4个8通道高精度数据采集器和多个单轴向、三轴向加速度传感器构成，通过在车身关键点位布置轴向传感器，轮速传感器采用光电式编码器，固定于轮毂处以监测各轮轮速；基于应变原理的踏板力传感器固定于制动踏板处监测驾驶员脚踩制动踏板时产生的踏板力，用于模拟控制制动强度。
[0113]
实车验证与制动性能检验的内容如下：
[0114]
如图12所示，选取以60km/h速度，80m恒转弯半径绕圆实验数据和以60km/h初速度紧急制动实验数据，对比验证仿真模型的对应工况。
[0115]
试验结果表明：
[0116]
1)整车模型具有良好的转向性能，在恒半径转弯过程中跟随性良好，可反映出实车转向时车速、纵向加速度、侧向加速度等特性参数的变化。
[0117]
2)整车模型在制动时能够产生的制动减速度与实验较为吻合，速度和制动距离变化趋势一致，制动效果较好。
[0118]
3)由于测量点位传感器的布置影响，不能完全还原模型的质心位置，且实车的车身抖动对加速度传感器的数据采集影响较大，但不影响对仿真模型正确性的验证。
[0119]
4)且从外部环境来看，由于重型车辆实验条件较为苛刻，受实验场地、天气、驾驶员脚踩踏板控制等不确定因素干扰大，仿真与实验拟合存在一定误差，但均在可接受范围内。
[0120]
综上，模型的正确性得以验证，可利用此仿真模型探索实车性能，作为性能优化的仿真平台和可靠数据支持。
[0121]
如图13所示，满载工况下的仿真结果，为了进一步探究特种车辆的制动性能，现依据国标gb7258-2017《机动车运行安全技术条件》要求进行制动性能检验，设制动初速度为30km/h，对于气压制动系统制动作用响应时间设为0.5s，选用附着系数为1的高附路面，从制动作用产生到车辆停止用时1.260s。
[0122]
结合国标的制动性能评判标准，通过制动距离、车身横向位移、充分发出的平均减速度(mfdd)三项指标分析仿真结果，如表4所示，多轴车仿真模型的制动性能满足要求。
[0123][0124][0125]
表4
[0126]
制动性能参数影响由制动强度影响分析、路面附着系数影响分析和制动器作用时间影响分析组成。
[0127]
从整车纵向动力学角度模拟研究制动强度、路面附着系数、制动器作用时间等参数对制动距离、车身减速度、横向位移、垂向加速度等关键指标的影响程度。
[0128]
制动强度影响分析内容如下：
[0129]
如图14所示得到的制动性能曲线，通过设置不同的制动强度(brake_demand)模拟整车轻度、中度、重度制动工况，仿真分析三种典型制动工况对制动性能的影响程度。制动初速度为60km/h，制动器作用时间为0.6s，路面附着系数为1，仿真结果见表5：
[0130][0131]
表5
[0132]
结合不同制动强度仿真结果分析可知：
[0133]
1)中度制动相比轻度制动工况，制动距离减小0.701m，而车身横向位移增加8.9mm，最大垂向加速度增加0.111m/s2，制动强度的增大虽然会减少一定的制动距离但对车身横向稳定性和垂向稳定性产生了较大的影响；
[0134]
2)重度制动相比中度制动，制动距离几乎不变，车身横向位移增大0.24mm，最大垂向加速度减小约0.049m/s2。
[0135]
3)以前轴车轮滑移率为例，轻度制动时车轮不会抱死滑拖，滑移率保持在20％以内，符合整车模型对制动特性的基本要求，随着制动强度的增加，车轮很快抱死滑拖，整车则会处于不稳定状态，且制动强度越大，抱死速度越快。
[0136]
故驾驶员在控制制动强度时，需综合考虑制动距离、车身垂向振动、横向稳定对承载装备的影响以及整车的安全状态。
[0137]
路面附着系数影响分析内容如下：
[0138]
如图16所示的路面附着系数与制动性能的关系曲线，通过编辑路面属性文件建立不同附着系数的路面模型，仿真分析附着系数从1间隔0.1递减至0.3时对制动性能的影响规律。制动初速度为60km/h，制动减速度为6.86m/s2(0.7g)，制动器作用时间为0.6s，得到的制动性能曲线如图15所示，其中高、中、低附路面对应的仿真结果见表6：
[0139][0140]
表6
[0141]
如图16所示，给出的路面附着系数并结合制动性能仿真结果与制动距离、车身减速度、垂向加速度的关系曲线分析可知：
[0142]
1)随着附着系数的降低，制动距离增速上升，呈非线性关系，其中路面附着系数从
0.9降到0.6，制动距离增加7.617m，而从0.6降到0.3时，制动距离增加31.788m，增量明显变大；
[0143]
2)路面可提供的最大制动减速度随附着系数的降低而降低，且降低速度上升，其中路面附着系数从0.9降到0.6，最大车身减速度(绝对值)减小1.803m/s2，从0.6降到0.3时，最大车身减速度(绝对值)减小2.146m/s2；
[0144]
3)对于垂向加速度，随着附着系数下降基本呈增大趋势，到0.5时略有下降，但变化量不大，且不同路面附着系数下的变化趋势基本一致，这关系到制动时车身垂向稳定性以及对承载装备的影响。
[0145]
由此可见，路面附着系数的降低对制动性能影响很大，借助此模型可模拟实际路面复杂工况对制动距离的影响程度。
[0146]
制动器作用时间影响分析内容如下所示：
[0147]
如图17所示的仿真得到的制动性能曲线，设置不同的制动器作用时间，其他仿真参数不变，在附着系数为1的路面下分析其对制动性能的影响，作用时间与制动性能关系曲线如图18所示，其中三组仿真数据见表7。
[0148][0149]
表7
[0150]
结合制动性能仿真结果与图18给出的制动器不同作用时间与制动距离、车身横向位移、垂向加速度的关系曲线分析可知：
[0151]
1)随着作用时间的增加，制动距离呈线性关系随之增加，每增加0.1s时制动距离平均增加约0.15m，增长量相对路面附着系数的影响不大；
[0152]
2)相比之下，制动器作用时间对车身横向位移影响较大，反映了制动动作的响应速度，其随制动器作用时间的降低而增加，呈非线性关系，作用时间短则制动动作响应速度快，对制动方向稳定性影响较大。
[0153]
3)对于垂向加速度，随作用时间增加而减小，每增加0.1s垂向加速度减小约0.098m/s2，相比制动强度、路面附着系数对车身制动时的垂向稳定性影响更大。同时表明通过此模型可模拟分析制动器作用时间对制动方向稳定性的影响。
[0154]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种特种车辆多体动力学建模与制动性能分析方法，其特征在于，包括以下分析步骤：s1：动力学分析与模型简化针对车辆复杂的机械系统，adams/car以多体动力学理论为基础建立拉格朗日方程，构建具有完整约束或非完整约束的求解系统以求解各机构间的运动学方程，可高效准确的分析车辆的动力学特性；s2：特种车辆整车动力学模型构建搭建基础模板还原实车各部件的空间关系以及逻辑连接关系，并根据车辆尺寸定位参数进行稽核建模以确定空间位置关系，然后通过物理建模确定正确的运动逻辑、合理的约束关系，之后集成整车所需的各子系统，其调用依据实测特性数据编辑的属性文件，建立了相关参数变量，赋予系统实车特性参数以建立数学求解模型，最后将各子系统与试验台装配为实车；s3：整车模型验证与性能检验实车试验系统由动力学特性测量单元、振动状态监测单元以及轮速和踏板力传感器三大部分组成，在试验过程中并利用同步电缆同步采集所有测点数据，之后选取以60km/h速度，80m恒转弯半径绕圆实验数据和以60km/h初速度紧急制动实验数据，对比验证仿真模型的对应工况后，并得出相应性能检验结论；s4：制动性能参数影响分析从整车纵向动力学交底模拟研究制动强度、路面附着系数和制动器作用时间多项参数对制动距离、车身减速度、横向位移以及垂向加速度多项关键指标的影响程度进行分析，并得到相应制动性能参数影响分析结果；s5：结论生成通过结合adams/car建立的多轴特种车辆精细化整车动力学模型以及上述多项检验结论和分析结果，得到不同参数对制动性能影响的关系曲线以及分析数据，以其为基础数据得到制动性能的分析结果。2.根据权利要求1所述的一种特种车辆多体动力学建模与制动性能分析方法，其特征在于：所述s1步骤中，首先是对各刚体质心广义坐标的选取，以质心处的笛卡尔坐标和可以表明方位的欧拉角构成广义坐标，即为式中：q
i
代表第i个刚体的广义坐标，q代表整个机械系统的广义坐标而后是利用拉个朗日乘子法建立运动学方程：式中：t为系统动能；q为系统广义坐标列阵；q为广义力列阵；第二个等式为完整约束方
程，ρ为其对应的拉氏乘子列阵，第三个等式为非完整约束方程，μ为其对应的拉氏乘子列阵，其中系统动能可表示为：式中：为广义速度向量，m为质量矩阵。将式(3)代入拉格朗日方程，可得到系统的动力学控制方程：式中：为广义加速度向量；k为刚度矩阵；q
f
为主动力对应的广义力；qv为与二次项相关的广义力；为约束的雅可比矩阵；λ为拉格朗日乘子列阵；最后结合车辆系统机械特性选择积分求解器进行求解。3.根据权利要求1所述的一种特种车辆多体动力学建模与制动性能分析方法，其特征在于：所述s2步骤中，特种车辆整车动力学模型有悬架系统模型、制动系统模型、轮胎系统模型和动力系统模型组成。4.根据权利要求1所述的一种特种车辆多体动力学建模与制动性能分析方法，其特征在于：所述s2步骤中，通讯器作为集成各模块的关键传输各子系统与试验台之间的特性数据，为保证数据正确传输，将结合理论分析确定各子系统间数据运行计算的传递关系，其中包括轮胎和悬架通过wheel_center通讯器匹配连接，动力总成和各驱动桥通过通讯器co_output_torque匹配连接。5.根据权利要求1所述的一种特种车辆多体动力学建模与制动性能分析方法，其特征在于：所述s3步骤中，实验场地条件选择要求为：干燥平坦清洁的水泥混凝土路面，任意方向坡度不大于2％；风速不大于5m/s；大气温度在0-40℃范围内。

技术总结
本发明提供一种特种车辆多体动力学建模与制动性能分析方法，涉及制动性能分析技术领域。该特种车辆多体动力学建模与制动性能分析方法，包括以下分析步骤，S1：动力学分析与模型简化，针对车辆复杂的机械系统，Adams/Car以多体动力学理论为基础建立拉格朗日方程，构建具有完整约束或非完整约束的求解系统以求解各机构间的运动学方程。通过实车验证，结合制动距离、制动速度、纵向加速度、侧向加速度等特性参数，表明此模型可有效反映实车转弯、制动过程中的动力学特性，验证了模型的正确性，并进一步结合国标规定，仿真检验整车模型行车制动性能，结果表明该模型符合要求，可为整车匹配设计和实车性能探索实验提供可靠的分析平台。设计和实车性能探索实验提供可靠的分析平台。设计和实车性能探索实验提供可靠的分析平台。


技术研发人员：高钦和 高蕾 刘志浩 程洪杰 刘秀钰 王冬 黄通 马栋 马超群
受保护的技术使用者：中国人民解放军火箭军工程大学
技术研发日：2023.03.15
技术公布日：2023/7/12