【CarMaker入门学习教程】Model Check 功能介绍

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本文已参与「新人创作礼」活动，一起开启掘金创作之路。

功能介绍

  • 本节介绍了Model Check的使用方法和模块的含义
  • 这个Model Check，不是我们形式化方向所说的Model Check。我们平时说的Model Check，是验证在一定的约束下，计算机自动证明该约束在任何条件下的有效性。这里的Model Check是将结果在约束条件下通过线性表示出来，但约束条件下所有的值都是有效的，无效的值是无法放入约束的。

界面

在这里插入图片描述 在这里插入图片描述

模型检查的概述

  • 模型检查是一个非常强大的工具。它可以在CarMaker中以清晰有序的形式对各种参数进行显示。可以自动生成所有车辆子模型的图，直观地检查数据输入并进行分析。其巨大的优势是，与文本输出相比，图表在世界各地都可以理解。它们可以很容易地进行比较，一眼就能显示错误的输入，并可以用于演示。
  • 该车辆建模的所有子系统都可以在该对话框中找到。此外，还可以计算出轮胎、IPGDriver自动驾驶的参数以及车辆的设计和平衡配置。由于生成图表需要一些时间，因此复选框只能选择那些感兴趣的模型。每个子模型都需要给出一个相应的参考量的范围。生成的图表将保持在这里指定的范围内。

使用方法

  • 点击 Simulation -> Model Check 在这里插入图片描述
  • 勾选需要验证的模块，点击Start 在这里插入图片描述
  • 查看验证结果 在这里插入图片描述

验证模块介绍

空气动力学（Aerodynamics）

  • 指定最小和最大流角的范围。 在这里插入图片描述

空气动力学（Aerodynamics）1

  • 图1：在风向角度为正数时，总阻力系数随进风向角度的变化
  • 图2：在风向角度为正数时，总侧力系数随进风向角度的变化
  • 图3：在风向角度为正数时，总升力系数随进风向角度的变化
  • 图4：在风向角度为正数时，滚动系数随进风向角度的变化
  • 图5：在风向角度为正数时，垫圈系数随进风向角度的变化
  • 图6：在风向角度为正数时，偏航系数随进风向角度的变化 在这里插入图片描述

空气动力学（Aerodynamics）2

  • 图1：攻击点A在x方向的气动力随进风向角度的变化
  • 图2：攻击点A在y方向的气动力随进风向角度的变化
  • 图3：攻击点A在z方向的气动力随进风向角度的变化
  • 图4：攻击点A在x方向的气动力力矩随进风向角度的变化
  • 图5：攻击点A在y方向的气动力力矩随进风向角度的变化
  • 图6：攻击点A在z方向的气动力力矩随进风向角度的变化 在这里插入图片描述

空气动力学（Aerodynamics）3

  • 图1：总阻力系数随进风向角度的变化
  • 图2：总侧力系数随进风向角度的变化
  • 图3：总升力系数随进风向角度的变化
  • 图4：滚动系数随进风向角度的变化
  • 图5：垫圈系数随进风向角度的变化
  • 图6：偏航系数随进风向角度的变化 在这里插入图片描述

空气动力学（Aerodynamics）4

  • 图1：在风向角度为正数时，攻击点A在x方向的气动力随进风向角度的变化
  • 图2：在风向角度为正数时，攻击点A在y方向的气动力随进风向角度的变化
  • 图3：在风向角度为正数时，攻击点A在z方向的气动力随进风向角度的变化
  • 图4：在风向角度为正数时，攻击点A在x方向的气动力力矩随进风向角度的变化
  • 图5：在风向角度为正数时，攻击点A在y方向的气动力力矩随进风向角度的变化
  • 图6：在风向角度为正数时，攻击点A在z方向的气动力力矩随进风向角度的变化 在这里插入图片描述

动力传动新系统（Powertrain）

  • 验证不同引擎速度和油门踏板力度对动力转动的影响，可以指定引擎速度和踏板力度的范围。 在这里插入图片描述

发动机（Engine）

发动机的扭矩（Engine Torque）

  • 在油门踏板踩下0%、20%、40%、60%、80%、100%的不同情况下，发动机的扭矩随转速的变化情况 在这里插入图片描述

发动机功率（Engine Power）

  • 在油门踏板踩下0%、20%、40%、60%、80%、100%的不同情况下，发动机的动力随转速的变化情况 在这里插入图片描述

恒速时的发动机扭矩（Engine Torque at constant speed）

  • 在每分钟的转数700rpm、2525rpm、4350rpm、6175rpm、8000rpm的不同情况下，发动机的扭矩随油门的变化情况 在这里插入图片描述

牵引力（Tractive Force）

  • 在档位为1、2、3、4、5、6、倒挡的不同情况下，牵引力/爬坡阻力随车速的变化情况 在这里插入图片描述

牵引功率（Tractive Power）

  • 在档位为1、2、3、4、5、6、倒挡的不同情况下，牵引功率随车速的变化情况 在这里插入图片描述

动力系（Powertrain）

牵引力（Tractive Force）

  • 在车辆前进和后退的不同情况下，牵引力/爬坡阻力随车速的变化情况 在这里插入图片描述

牵引功率（Tractive Power）

  • 在车辆前进和后退的不同情况下，牵引功率随车速的变化情况 在这里插入图片描述

驱动单元安装（Drive Unit Mount）

  • 在安装了广义合力（Generalized Joint Force）发动机的情况下，评估振幅和频率对安装特性的影响。

  • 模型检查提供了驱动单元安装部分的两个参考量：振幅(mm)和频率(Hz)。如果使用广义合力功能，用户可以确定安装的最大四个力元素中的哪一个。在此，可以选择x/y/z方向上的力分量进行输出。请注意，驱动单元安装选项也可与广义力元素结合使用。在这种情况下，力元素的选择是过时的，因为只有一个广义力存在。

  • 默认情况下验证振幅从0.1到0.3，频率从2.5到30，Force 1的情况下，z轴的驱动情况 在这里插入图片描述

  • 广义驱动力发动机安装的配置方法： 在这里插入图片描述

动态特性 z（Dynamic Characteristics z）

  • 左图表示动力强度随发动机频率的变化
  • 右图表示相角随发动机频率的变化 在这里插入图片描述

刹车（Brake）

  • 参考量为制动踏板位置和驾驶员达到该位置所需的时间跨度以及释放时间。
  • 制动踏板的驱动范围从0到1，其中1表示完全压下。
  • 踏板的增减时间以秒为单位。 在这里插入图片描述

前轮（Front Axle）

转矩（Tor que）

  • 第一张图表示前右轴的转矩随时间的变化
  • 第二张图表示前左轴的转矩随时间的变化
  • 第三张图表示制动踏板按下去的力度随时间的变化 在这里插入图片描述

扭矩梯度（Torque Gradient）

  • 第一张图表示前右轴的扭矩梯度随时间的变化
  • 第二张图表示前左轴的扭矩梯度随时间的变化
  • 第三张图表示制动踏板按下去的力度随时间的变化 在这里插入图片描述

后轮（Rear Axle）

转矩（Torque）

  • 第一张图表示后右轴的转矩随时间的变化
  • 第二张图表示后左轴的转矩随时间的变化
  • 第三张图表示制动踏板按下去的力度随时间的变化 在这里插入图片描述

扭矩梯度（Torque Gradient）

  • 第一张图表示后右轴的扭矩梯度随时间的变化
  • 第二张图表示后左轴的扭矩梯度随时间的变化
  • 第三张图表示制动踏板按下去的力度随时间的变化 在这里插入图片描述

轮胎 （Tire）

  • 绘制轮胎数量与车速、车轮速度、负载、摩擦值、选定轮胎的滑移角（左前、右前、左后、右后）的对比。 在这里插入图片描述

轮胎负荷特性（Tire Load Characteristics）

没有组合的，单纯的滑移、侧滑角对力的影响（f(Slip, Fz=const.), f(Alpha, Fz=const.), Overview）

  • 图1：纵向力随纵向滑移的变化
  • 图2：滑动力随侧滑角的变化
  • 图3：自身扭矩随侧滑角的变化 在这里插入图片描述

纵向力(纯纵向滑动)（Longitudinal Force (pure longitudinal slip)）

  • 在垂直载荷分别为2000N、3000N、4000N、5000N、6000N时，纵向力随纵向滑移的变化 在这里插入图片描述

侧向力(纯侧向滑移)（Side Force (pure side slip)）

  • 在垂直载荷分别为2000N、3000N、4000N、5000N、6000N时，滑动力随侧滑角的变化 在这里插入图片描述

自对准扭矩(纯侧滑)（Self Aligning Torque (pure side slip)）

  • 在垂直载荷分别为2000N、3000N、4000N、5000N、6000N时，自身扭矩随侧滑角的变化 在这里插入图片描述

轮胎特性（Tire Characteristics）

组合的滑移、侧滑角对力的影响f(Slip, Alpha=const.), f(Alpha, Slip=const.), Overview

  • 图1：纵向力随纵向滑移的变化
  • 图2：滑动力随侧滑角的变化
  • 图3：侧力随侧滑角的变化
  • 图4：自身扭矩随侧滑角的变化 在这里插入图片描述

纵向力(组合滑移)（Longitudinal Force (combined slip)）

  • 侧滑角分别为-30度、-15度、0度、15度、30度的情况下，纵向力随纵向滑移的变化 在这里插入图片描述

侧向力(组合滑动)（Side Force (combined slip)）

  • 纵向滑动分别为-14.8%、-7.4%、0%、7.4%、14.8%的情况下，滑动力随侧滑角的变化 在这里插入图片描述

侧向力与纵向力(组合滑移)（Side Force vs Longitudinal Force (combined slip)）

  • 纵向滑动分别为-14.8%、-7.4%、0%、7.4%、14.8%的情况下，滑动力随侧滑角的变化 在这里插入图片描述

自对准扭矩(组合滑动)Self Aligning Torque (combined slip)

  • 侧滑角分别为-30度、-15度、0度、15度、30度的情况下，自身扭矩随侧滑角的变化 在这里插入图片描述

侧滑角对力的影响 f(Alpha, InclineAngle=const.), Overview

  • 图1：滑动力随侧滑角的变化
  • 图2：自身扭矩随侧滑角的变化 在这里插入图片描述

侧力(纯侧滑)（Side Force (pure side slip)）

  • 在倾角分别为-3度、-1.5度、0度、1.5度、3度时，滑动力随侧滑角的变化

图中只有一条红线的原因是其他线段与红线重合 在这里插入图片描述

自对准扭矩(纯侧滑)（Self Aligning Torque (pure side slip)）

  • 在倾角分别为-3度、-1.5度、0度、1.5度、3度时，自身扭矩随侧滑角的变化 在这里插入图片描述

自对准扭矩(纯侧滑)（Self Aligning Torque (pure side slip)）

  • 在转弯滑动为0.01时，自身扭矩随侧滑角的变化

途中五种线均重合且只有一种情况，是因为当前实验环境，无法对不同的转弯滑动进行分割分析 在这里插入图片描述

轮胎摩擦特性（Tire Friction Characteristios）

滑动力和侧滑角对力的影响 f(Slip, mu=const.), f(Alpha, mu=const.), Overview

  • 图1：纵向力随滑动力的变化
  • 图2：滑动力随侧滑角的变化
  • 图3：自身扭矩随侧滑角的变化 在这里插入图片描述

纵向力(纯纵向滑动)（Longitudinal Force (pure longitudinal slip)）

  • 在摩擦系数分别为0.1、0.55、1.0的时候，纵向力随滑动力的变化 在这里插入图片描述

侧向力(纯侧向滑移)（Side Force (pure side slip)）

  • 在摩擦系数分别为0.1、0.55、1.0的时候，滑动力随侧滑角的变化 在这里插入图片描述

自对准扭矩(纯侧滑)（Self Aligning Torque (pure side slip)）

  • 在摩擦系数分别为0.1、0.55、1.0的时候，自身扭矩随侧滑角的变化 在这里插入图片描述

车辆驾驶（IPGDriver）

  • 可以验证某段路段车辆的运行情况，包含车辆的预期和实际情况，默认为全部路段。 -

俯瞰图（Bird's Eye View）

  • 俯瞰途描述车辆运行位置情况，x坐标为横向位移，y坐标为纵向位移
    • 蓝色的road表示道路
    • 绿色的track表示车辆实际轨迹
    • 红色的static desired course表示期望轨迹
  • 样例1：下图表示沿x轴正方向、y轴反方向直线行驶的车辆的x和y轴数值变化情况 在这里插入图片描述
  • 样例2：下图表示沿x轴方向行驶一段距离后拐弯，沿y轴反方向行驶一段距离的车辆的x和y轴数值变化情况 在这里插入图片描述

纵向动力学（Longitudinal Dynamics）

  • 表示随车辆纵向位移的变化，车辆纵向速度、加速度、弯曲曲率的变化情况。注意，这里说的是以车辆为参考系的纵向位移，不是地球也不是地图的纵向位移，车辆前后的方向表示纵向。
  • 样例：
    • 从速度曲线可以看出，车辆起步时速度较快，然后进行减速，在110m左右又进行加速
    • 从加速度曲线可以，车辆纵向方向刚开始进行减速，然后横向方向出现了加速度（lateral），表示开始转弯，转弯结束后，横向加速度趋于零，总想加速度保持在3m/s2m/s^2左右
    • 从弯曲曲率可以看出，车辆在行驶35m时开始转弯，140m时结束转弯 在这里插入图片描述

Driving Plan 1

  • 上图绿色表示车辆期望轨迹横向范围，红色是实际的横向位置
  • 下图表示车辆弯曲曲率 在这里插入图片描述

Driving Plan 2

  • 上图表示车辆行驶的道路长度随行驶距离的变化情况
  • 下图表示车辆行驶时间随行驶距离的变化情况 在这里插入图片描述

Driving Plan 3

  • 上图表示车辆坡度随行驶距离的变化情况
  • 下图表示车辆梯度随行驶距离的变化情况 在这里插入图片描述

悬挂力元件（Suspension Force Elements）

  • 对于平行压缩和相互压缩，分别给出了前轴和后轴的最大值和最小值。

内容太多了，我就翻译个标题，以后用到我再整理吧，前面的图会看这个也不是问题，不懂的缩写可以去UserGuide的904页Model Check Quantity List里面查

在这里插入图片描述

车轴力 1（Axle Forces 1）

车轴力 2（Axle Forces 2）

阻尼力(部件相关)（Damper Forces (Component Related)）

有效阻尼力（Effective Damper Forces）

弹簧力(部件相关，平行压缩)（Spring Forces (Component Related, Parallel Compression)）

有效弹簧力(平行压缩)（Effective Spring Forces (Parallel Compression)）

寄生刚度力(平行压缩)（Parasitic Stiffness Forces (Parallel Compression)）

缓冲推/拉力(组件相关，平行压缩)（Buffer Push/Pull Forces (Component Related, Parallel Compression)）

有效缓冲力(平行压缩)（Effective Buffer Forces (Parallel Compression)）

稳定力(部件相关、反平行压缩)（Stabi Forces (Component Related, Antiparallel Compression)）

有效稳定力(反平行压缩)（Effective Stabi Forces (Antiparallel Compression)）

运动学和顺应性（Kinematics & Compliance 1）

运动学和顺应性 2（Kinematics & Compliance 2）

悬架运动学和柔度（Suspension Kinematics and Compliance）

  • 在平行和相互压缩时，也施加加速、减速和侧力

内容太多了，我就翻译个标题，以后用到我再整理吧，前面的图会看这个也不是问题，不懂的缩写可以去UserGuide的904页Model Check Quantity List里面查

在这里插入图片描述

前轴（Front Axle）

平行压缩运动学（Parallel Compression Kinematics）

反平行压缩运动学（Antiparallel Compression Kinematics）

转向运动学 1（Steering Kinematics 1）

转向运动学 2（Steering Kinematics 2）

刹车 （Braking ）

加速（Aocelerating ）

弯道驾驶（Corner Driving）

后轴（Rear Axle）

平行压缩运动学（Parallel Compression Kinematics）

反平行压缩运动学（Antiparallel Compression Kinematics）

刹车 （Braking ）

加速（Aocelerating）

弯道驾驶（Corner Driving）

运动学特征（Kinematic Characteristics）

并行压缩（Parallel Compression）

反平行压缩（Antiparallel Compression）

滚动中心（Rollcenter）

并行压缩（Parallel Compression）

反平行压缩（Antiparallell Compression）

运动学和顺应性（Kinematics & Compliance）

轴距（Wheelbase）

轨道宽度（Trackwidth）

车辆特性（Vehicle Characteristics）

  • 这个生成的是一个txt文件，内含计算设计中和平衡配置中的所有参数，同时我们可以选择需要那个配置的参数
    • Design Configuration (before preprocessing)：设计配置(预处理前)
    • Equilibrium Configuration (after preprocessing)：平衡配置(预处理后) 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述

与参考数据进行比较（Compare with Reference Data）

  • 将当前数据与参考TestRun数据进行比较。

结束

  • 这章没啥太大用处，但费了我不少功夫。
  • 但终归是有用，毕竟通过simulink或者TestManager获取到的值，是车辆在不同时间段的值，若想获取车辆在不同参数下，同一环境中的变化情况，还是得靠这个功能。只不过目前我的实验很少有这方面的需要。
  • 除了悬挂力和悬架运行两部分，都仔细了解整理了一下，如果未来我需要悬挂或者悬架方面的项目，我再回来整理吧，毕竟今天整理的是够够得了。
  • 未来想感受一下python和CarMaker的接口，顺利的话再来写篇博文。
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