基于CarSim的FSAE赛车传动系统主减速比选择策略

车辆动力学虚拟仿真在汽车设计中具有重要的意义,文章从传统汽车动力学理论出发,结合CarSim汽车动力学仿真软件,提出了一种大学生方程式汽车大赛(FSAE)传动系统主减速比的选择策略。综合大学生方程式大赛规则中各动态赛项目成绩的计算方法,制定了目标分数评价指标,并根据西安交通大学毅行方程式车队2019、2020赛季的实车实验,验证了该传动系统主减速比选择策略的优势。研究结果对FSAE参赛车队传动系统主减速比的设计提供了一定的指导作用。

改进行为克隆与DDPG的无人驾驶决策模型

无人驾驶技术的关键是决策层根据感知环节输入信息做出准确指令。强化学习和模仿学习比传统规则更适用于复杂场景。但以行为克隆为代表的模仿学习存在复合误差问题,使用优先经验回放算法对行为克隆进行改进,提升模型对演示数据集的拟合能力;原DDPG(deep deterministic policy gradient)算法存在探索效率低下问题,使用经验池分离以及随机网络蒸馏技术(random network distillation,RND)对DDPG算法进行改进,提升DDPG算法训练效率。使用改进后的算法进行联合训练,减少DDPG训练前期的无用探索。通过TORCS(the open racing car simulator)仿真平台验证,实验结果表明该方法在相同的训练次数内,能够探索出更稳定的道路保持、速度保持和避障能力。

基于CarSim的FSC赛车建模与操纵稳定性仿真研究

针对FSC赛车开发过程中的操纵稳定性分析,论文基于车辆系统动力学仿真软件Car Sim进行建模与仿真研究。应用Car Sim建立了包含车体、轮胎、转向系统、悬架系统、制动系统及传动系统的FSC赛车整车动力学模型,并应用3D软件绘制三维车身、尾翼和发动机模型导入到Car Sim中实现整车动画仿真。在Car Sim中按照比赛要求设置方向盘角阶跃输入转向瞬态响应试验工况和蛇形试验工况进行FSC赛车操纵稳定性仿真分析。仿真结果表明:开发的FSC赛车具有良好的操纵稳定性。

碳纤维复合材料的FSAE赛车车架轻量化仿真分析

为提高FSAE赛车在比赛时的速度并达到减少污染尾气排放和节约能源的目的,设计者一直试图使用新材料完成赛车车架结构的轻量化设计。为此,使用碳纤维树脂基复合材料HTA/6376C,依据复合材料层合板设计原则进行铺层设计,开展FSAE赛车车架的轻量化设计。首先建立了车架的有限元模型;然后根据赛车实际运用时的典型工况施加载荷,利用有限元分析软件求解并确定了危险点;最后基于最大应力准则对危险点进行了强度校核。研究结果表明:在满足强度要求的基础上,车架结构减重近11%,达到了较好的轻量化效果;研究结果为FSAE赛车车架轻量化设计的新材料选取提供了基础数据。

单座小型赛车车架设计与仿真

单座小型赛车广泛用于各游乐场所、汽车竞赛以及赛道日活动,由于产量低、用途单一且不能合法上路,故无需遵守量产车的设计原则和相关法规,设计空间较大。这种赛车通常注重加速/制动性能以及操控稳定性,其中中国大学生方程式汽车大赛(FSC)是单座小型赛车的代表产品。车架是单座小型赛车的重要组成部分,绝大多数的赛车零部件都需要安装在车架上。本文以中国大学生方程式赛车规格的单座小型赛车车架为研究对象,设计一副具有足够刚度和强度的车架并进行优化,基于UGNX和ANSYS Workbench软件平台,分别建立车架三维模型和有限元模型,计算车架弯曲刚度和扭转刚度并完成模态验证。

针对FSAC赛场环境的全局锥桶建图算法研究

针对中国大学生无人驾驶方程式(FSAC)赛车在高速循迹的“U型弯道”工况中,由于识别的锥桶有限,导致路径规划失效的问题,提出了一种基于激光雷达以及组合惯导系统的锥桶地图构建算法。该算法从当前帧激光点云中提取出锥桶中心点云,通过乘以雷达到组合惯导的标定矩阵和组合惯导实时解算的车辆在地图坐标系中的位姿矩阵,将激光坐标系下的锥桶点云投影到地图坐标系下,完成锥桶地图的构建与更新。将算法进行实车验证,3次实验结果表明:该算法的平均召回率为98.7%,平均精准度为98.1%,构建好的地图能够供给规划算法,拟合出赛道的全局最优路径进行加速跟踪,提高了赛车的感知预判能力和路径规划效率。

基于ADAMS/CAR的FSC赛车操纵稳定性仿真与评价

采用ADAMS/CAR模块建立了某FSC赛车的整车动力学模型,并根据实车试验工况对整车模型进行了仿真,经与实车试验数据对比,验证了整车模型的准确性。在此基础上,参照国标进行了稳态转向试验和转向盘角阶跃试验,分析了赛车的稳态和瞬态响应特性。仿真结果表明,赛车在低速时具有微小的不足转向特性,而随着车速的增加,不足转向趋势明显;瞬态响应的横摆角速度响应时间、峰值响应时间及稳定时间都较短,说明赛车瞬态响应迅速,而横摆角速度超调量略大,可适当调整阻尼比和弹簧K值以提高赛车的性能。

大学生方程式赛车解耦悬架设计

文中以FSAE赛车悬架为研究对象,确定悬架类型并合理设计车轮定位参数,设计了一种通过机械结构实现将车辆纵倾运动与侧倾运动解除耦合的解耦悬架装置,通过ADAMS∕Car软件搭建解耦悬架的模型,对解耦量和传递比进行仿真分析,并基于响应面法进行优化,优化结果显示,基本实现解耦,且传递比波动极小。

小型越野电动车控制策略研究

电动车的整车控制策略是确保车辆安全可靠运行的基础。文章基于由四川工程职业技术学院巴哈车队的学生,自行设计制造的小型越野电动车——巴哈赛车,进行整车控制系统及控制策略的研究。基于MATLAB/Simulink软件搭建整车控制模型,并将生产的代码写入整车控制器进行实车验证。结果表明,所设计的控制策略符合比赛规则对赛车的要求,能够提高系统稳定性和安全性。

FSC赛车空气动力学套件设计及优化

文章主要介绍了中国大学生方程式系列赛事(FSC)赛车空气动力学套件设计及优化过程。针对辽宁工业大学Wonder-E05号赛车,通过计算流体动力学(CFD)仿真分析,研究了赛车在不同工况下的气动特性。研究结果表明,通过分析赛车在俯仰工况下的车身姿态变化,发现前翼设计对离地间隙变化敏感,使得整车俯仰工况中气动特性变化明显,前翼可采用高离地间隙和大攻角襟翼以减少前翼离地间隙敏感性。研究结果可在后续赛车设计时为整车设计提供设计思路,减少离地间隙对整车气动敏感性的影响。

多流耦合赛车气动特性分析

气动特性是影响赛车操纵稳定性和燃油经济性的重要因素,为改善其性能,针对赛车多气动部件耦合流场进行研究。分析赛车气动力学结果、流场结构、涡流效应与流场耦合作用等。针对赛车在15 m/s直线工况,采用特征完备的赛车模型和SST k-ω湍流模型以提高涡流强度及分布的预测精度,完成整车气动特性仿真分析,结果表明,赛车尾翼、前翼和扩散器的负升力会依次减小,且气动合力矩的产生造成后轴实际载荷的增加。流场结构分析结果表明,赛车前翼襟翼下方涡流及尾翼端板缺口涡流处均可产生较好的减阻效果;在前翼、侧箱及扩散器共同作用下,散热器上部表面压力充足。根据累计力系数曲线得出赛车负升力输出平稳而阻力输出波动。为赛车气动特性的研究提供了参考。

基于非线性MPC的电动赛车驱动防滑控制

文章采用非线性模型预测控制(model predictive control,MPC)方法实现轮边驱动电动赛车的驱动防滑控制。为了实现电动赛车良好的纵向加速和轮胎抓地性能,将车轮滑移稳定区作为非线性模型预测时域约束,建立轮边电机滑移率控制模型;结合赛车空气动力学套件和轮胎特性,在MATLAB/Simulink软件中建立驱动防滑模型成本函数来平衡目标滑移率、目标扭矩变化率和最大扭矩限制等多个目标;通过CarSim和MATLAB/Simulink的联合仿真并结合半实物在环台架试验验证模型的有效性和可靠性。联合仿真和试验验证结果表明,该文方法可以有效地提升赛车的纵向性能。

ZDC30-2.5型跑车防护装置在煤矿的应用

阐述了跑车防护装置基本类型,每种类型的工作原理和特点;介绍了ZDC30-2.5型跑车防护装置的工作原理、设备结构组成、主要功能,简述了新选跑车防护装置在副斜井的布置方案和跑车防护装置的配电及控制。

基于蜂窝铝板的FSAE赛车半单体壳车身结构设计与研究

针对FSAE赛车车身结构设计中碳纤维单体壳车身制造工艺复杂、成本高以及传统钢管桁架式车身扭转刚度较低的问题,提出了一种基于蜂窝铝板的新型单体壳车身结构,以实现高扭转刚度和低制造成本的目标。确定了车身扭转刚度和总质量的设计目标,并通过人机工程设计确定了车身的基本尺寸;采用有限元分析方法得出了最优的铺层方案,并对车身在各工况下进行了强度校核分析。研究结果表明,铝合金半单体壳车身具有良好的扭转刚度和轻量化水平,是一种性价比优良的新型车身结构,可替代传统的钢管桁架式车身。本研究为FSAE赛车提供了新的车身设计思路。

大学生方程式赛车座椅设计

遵循《中国大学生方程式大赛规则》,以南京工程学院泠风车队泠02大学生方程式赛车为研究对象,结合人机工程学原理,进行赛车座椅设计,并应用CAE仿真软件进行模拟分析。针对赛车座椅的实际应用情景,注重满足舒适、安全、高强度和轻量化的需求,构建了适用于大学生方程式赛车的座椅设计流程和仿真方法。研究结果显示,所设计的座椅不仅能够为驾驶员提供舒适的驾驶姿势,且满足了结构强度的使用要求。

四轮驱动巴哈赛车悬架系统优化设计与分析

为了提高巴哈赛车的操纵稳定性,文章对四轮驱动巴哈赛车的悬架系统进行优化设计与分析。首先根据巴哈赛车整车设计参数选定了前后悬架的类型,计算了悬架的主要参数,确定了悬架硬点的空间位置。在此基础上,采用ADAMS/Car建立了前后悬架的运动学仿真模型,分析了车辆定位参数的变动规律以及对操控稳定性的影响。根据仿真结果利用ADAMS/Insight模块对悬架硬点进行优化,得到了符合设计要求的悬架参数。结果表明,该方法能够有效实现巴哈赛车悬架系统的优化设计,并为提升赛车的操控稳定性提供一定的思路和方法。

基于V型开发模式的FSAE赛车传动系统开发

传动系统是大学生方程式赛车的重要组成部分,开发出可靠高效的传动系统是提升赛车竞争力的关键之一。赛车传动系统的开发涉及多个设计计算与校核优化环节,基于传统的瀑布式开发流程往往存在容错代价高昂和效率低的问题。文章将V型开发模式引入大学生方程式赛车传动系统的开发,对赛车传动系统开发的各个环节进行统筹规划,优化了协作方式,实现了设计计算与校核优化环节的交互并行,有效提高开发效率。相较于传统的瀑布式开发模式,实践结果证明将V型开发模式引入大学生方程式传动系统的开发使得开发周期缩短了23.81%,系统总成减重2.54%,赛车的性能测试也取得了较为理想的结果。

电动方程式赛车的电池箱分析优化

作为电动方程式赛车的核心动力来源,电池的重要性不言而喻。为了保证电池在多种路况、工况下稳定运转,电池箱的设计方案便显得尤为重要,方案不仅仅要考虑强度因素,还不能忽视其轻量化、可靠性等性能,针对上述论述,采用CATIA软件对方程式赛车的动力电池箱主要零部件进行结构设计、装配,在确保结构完整性的前提下通过ANSYS软件对其进行有限元仿真分析,具体操作步骤包括确定材料属性,正确对模型进行网格化以及确定载荷和约束施加等。结合ANSYS有限元仿真软件对所搭建的电池箱三维模型进行静态应力分析,通过仿真结果得到模型的应力及变形云图,判定电池箱在后续工作过程中最容易发生变形的位置,为之后的结构优化设计提供有价值的指导方向。

基于FSAE车架的自由模态分析与试验

为确保大学生方程式汽车大赛(FSAE)赛车车架在实际应用中的稳定性与可靠性,同时实现轻量化并满足严格的安全标准,设计团队使用CATIA三维设计软件构建车架模型,并在ANSYS软件中进行有限元分析,以预测车架在不同工况下的动态响应。通过精确构建车架的三维模型并设定合适的材料属性和边界条件,以获取车架的固有频率和振动模态。为了验证仿真结果的准确性,通过模态试验测量了车架的振动响应,并将实验数据与仿真结果进行对比分析。试验结果证实了有限元分析在预测车架自由模态特性方面的精确性,验证了所采用分析方法的有效性,并为车架设计的进一步优化提供了坚实的理论基础。

基于Adams/Car的FSAE赛车操纵稳定性仿真分析

针对某FSAE赛车样车,利用Adams/Car建立该样车的整车仿真模型,按照GB/T6323-1994进行包括转向盘转角阶跃输入和蛇形试验在内的操纵稳定性仿真试验,分析该样车的操纵稳定性,为进一步提高赛车的瞬态响应性能、急剧转向性能等具体性能,给出更加明确的设计参考。