一种精细化履带车辆仿真平台及其构建方法技术

本发明专利技术公开了一种精细化履带车辆仿真平台及其构建方法，涉及履带式车辆仿真领域，方法包括：首先获取履带式车辆的动力学参数以及空间位置坐标参数；然后根据履带板动力学参数以及履带板坐标参数，基于多刚体动力学方程，确定履带式车辆的履带链模型；再根据车身壳体动力学参数、履带车轮动力学参数、车身壳体坐标参数以及履带车轮坐标参数，基于多刚体动力学方程，确定履带式车辆的车身模型；最后根据履带链模型和车身模型，确定目标时刻下履带式车辆模型的加速度以及下一时刻履带式车辆模型的速度和空间位置，并基于虚幻引擎，对所述履带式车辆模型进行可视化展示。本发明专利技术着重考虑了车辆中履带链模型的建立，使得履带链模型的精细化程度提高。的精细化程度提高。的精细化程度提高。

【技术实现步骤摘要】
一种精细化履带车辆仿真平台及其构建方法


[0001]本专利技术涉及履带式车辆仿真领域，特别是涉及一种精细化履带车辆仿真平台及其构建方法。

技术介绍

[0002]目前，履带车辆在越野道路上具有良好的通过性、机动性，因此广泛运用于采矿挖掘、运输援助、搜索勘探、环境监测等诸多行业。随着履带车辆向无人化、智能化方向发展，新型履带车辆的快速开发逐步依赖于动力学仿真平台。高精度履带车辆动力学仿真平台不仅是研究典型场景下决策规划算法合理性的测试基础，也是新型高性能无人装备快速设计、极端工况先进控制算法开发的重要参考。
[0003]然而，现有的文献中搭建的车辆动力学模型，在搭建过程中通常采用整车建模的方法来搭建模型，而往往忽略了履带链的重要性，使得搭建的模型精细化程度较低。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种建模精细化程度高的精细化履带车辆仿真平台及其构建方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]本专利技术提供了一种精细化履带车辆仿真平台的构建方法，包括：
[0007]获取履带式车辆的动力学参数以及空间位置坐标参数；所述动力学参数包括履带板动力学参数、车身壳体动力学参数以及履带车轮动力学参数；所述动力学参数用于计算所述履带式车辆的运动加速度；所述空间位置坐标参数包括履带板坐标参数、车身壳体坐标参数和履带车轮坐标参数；
[0008]根据所述履带板动力学参数以及所述履带板坐标参数，基于多刚体动力学方程，确定所述履带式车辆的履带链模型；所述履带链模型为履带链的空间三维运动的动力学模型；
[0009]根据所述车身壳体动力学参数、所述履带车轮动力学参数、所述车身壳体坐标参数以及所述履带车轮坐标参数，基于多刚体动力学方程，确定所述履带式车辆的车身模型；所述车身模型为车身的空间三维运动动力学模型；
[0010]根据所述履带链模型和所述车身模型，确定目标时刻下履带式车辆的加速度以及下一时刻所述履带式车辆的速度和空间位置；
[0011]基于虚幻引擎，对所述履带式车辆的履带式车辆模型进行可视化展示。
[0012]可选的，所述根据所述履带链模型和所述车身模型，确定目标时刻下履带式车辆的加速度以及下一时刻所述履带式车辆的速度和空间位置，具体包括：
[0013]将所述目标时刻下履带式车辆的履带板动力学参数输入至履带链模型，确定所述履带式车辆模型中履带链的加速度；
[0014]将所述目标时刻下履带式车辆的车身动力学参数输入至车身模型，确定所述履带
式车辆模型中车身的加速度；
[0015]基于Runge
‑
Kutta方法，对所述履带链的加速度和所述车身的加速度进行积分，确定所述履带式车辆下一时刻的速度和空间位置。
[0016]可选的，所述将所述目标时刻下履带式车辆的履带板动力学参数输入至履带链模型，确定所述履带式车辆模型中履带链的加速度，具体包括：
[0017]根据目标时刻所述履带式车辆的速度以及空间位置，确定所述目标时刻下履带式车辆中的履带链与车身的接触点相对速度；
[0018]根据所述接触点相对速度，确定所述车身的外部受力；
[0019]根据所述目标时刻履带链的外部受力、所述履带式车辆的速度以及所述履带式车辆的空间位置，基于所述履带链模型，确定所述目标时刻所述履带链的加速度。
[0020]可选的，所述将所述目标时刻下履带式车辆的车身动力学参数输入至车身模型，确定所述履带式车辆模型中车身的加速度，具体包括：
[0021]根据目标时刻所述履带式车辆的速度以及空间位置，确定所述目标时刻下履带式车辆中的所述履带链与地面的触地点相对速度；
[0022]根据所述触地点相对速度，确定所述履带链的外部受力；
[0023]根据所述目标时刻车身的外部受力、所述履带式车辆的速度以及所述履带式车辆的空间位置，基于所述车身模型，确定所述目标时刻车身的加速度。
[0024]可选的，所述动力学参数包括：履带板、车身壳体以及履带车轮各自的质量、惯量、刚度、阻尼和初始速度。
[0025]可选的，所述履带板坐标参数包括履带板的质心空间位置坐标以及所述履带板的欧拉角。
[0026]可选的，所述车身空间位置参数包括车身壳体的车体质心位置坐标、车身车轮与车体的旋转角度和初始速度。
[0027]可选的，所述履带链模型，具体如下：
[0028]；
[0029]其中，，，，为广义质量矩阵；为平动加速度，为旋转角加速度；为约束Jacobian矩阵；为约束Jacobian矩阵；为拉格朗日乘子；为广义的外部作用力；为欧拉方程产生二次速度矢量；为第i个履带板的角速度在连体坐标系下的坐标；是惯性张量。
[0030]可选的，所述车身模型，具体如下：
[0031]；
[0032]其中，为关系矩阵，为广义质量矩阵，由第i个部件的质量矩阵和其惯性张量组成；是广义的外部作用力；是欧拉方程产生二次速度矢量，，，为各部件的平动速度矢量，，为的导数，为旋转角速度矢量。
[0033]本专利技术还提供了一种精细化履带车辆仿真平台，包括：
[0034]参数获取模块，用于获取履带式车辆的动力学参数以及空间位置坐标参数；所述动力学参数包括履带板动力学参数、车身壳体动力学参数以及履带车轮动力学参数；所述动力学参数用于计算所述履带式车辆的运动加速度；所述空间位置坐标参数包括履带板坐标参数、车身壳体坐标参数和履带车轮坐标参数；
[0035]履带链模型构建模块，用于根据所述履带板动力学参数以及所述履带板坐标参数，基于刚体动力学方程，确定所述履带式车辆的履带链模型；所述履带链模型为履带链的空间三维运动的动力学模型；
[0036]车身模型构建模块，用于根据所述车身壳体动力学参数、所述履带车轮动力学参数、所述车身壳体坐标参数以及所述履带车轮坐标参数，基于刚体动力学方程，确定所述履带式车辆的车身模型；所述车身模型为所述履带式车辆车身的空间三维运动的动力学模型；
[0037]模型计算模块，用于根据所述履带链模型和所述车身模型，确定目标时刻下履带式车辆模型的加速度以及下一时刻所述履带式车辆模型的速度和空间位置；
[0038]可视化模块，用于基于虚幻引擎，对所述履带式车辆模型进行可视化展示。
[0039]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0040]本专利技术提供了一种精细化履带车辆仿真平台及其构建方法，包括：首先获取履带式车辆的动力学参数以及空间位置坐标参数；动力学参数包括履带板动力学参数、车身壳体动力学参数以及履带车轮动力学参数；动力学参数用于计算履带式车辆的运动加速度；空间位置坐标参数包括履带板坐标参数、车身壳体坐标参数和履带车轮坐标参数；然后根据履带板动力学参数以及履带板坐标参数，基于刚体动力学方程，确定履带式车辆的履带链模型；履带链模型为履带链的空间三维运动的动力学模型；再根据车身壳体动力学参数、履带车本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种精细化履带车辆仿真平台的构建方法，其特征在于，包括：获取履带式车辆的动力学参数以及空间位置坐标参数；所述动力学参数包括履带板动力学参数、车身壳体动力学参数以及履带车轮动力学参数；所述动力学参数用于计算所述履带式车辆的运动加速度；所述空间位置坐标参数包括履带板坐标参数、车身壳体坐标参数和履带车轮坐标参数；根据所述履带板动力学参数以及所述履带板坐标参数，基于多刚体动力学方程，确定所述履带式车辆的履带链模型；所述履带链模型为履带链的空间三维运动的动力学模型；根据所述车身壳体动力学参数、所述履带车轮动力学参数、所述车身壳体坐标参数以及所述履带车轮坐标参数，基于多刚体动力学方程，确定所述履带式车辆的车身模型；所述车身模型为车身的空间三维运动动力学模型；根据所述履带链模型和所述车身模型，确定目标时刻下履带式车辆的加速度以及下一时刻所述履带式车辆的速度和空间位置；基于虚幻引擎，对所述履带式车辆的履带式车辆模型进行可视化展示。2.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，所述根据所述履带链模型和所述车身模型，确定目标时刻下履带式车辆的加速度以及下一时刻所述履带式车辆的速度和空间位置，具体包括：将所述目标时刻下履带式车辆的履带板动力学参数输入至履带链模型，确定所述履带式车辆模型中履带链的加速度；将所述目标时刻下履带式车辆的车身动力学参数输入至车身模型，确定所述履带式车辆模型中车身的加速度；基于Runge
‑
Kutta方法，对所述履带链的加速度和所述车身的加速度进行积分，确定所述履带式车辆下一时刻的速度和空间位置。3.根据权利要求2所述的构建方法，其特征在于，所述将所述目标时刻下履带式车辆的履带板动力学参数输入至履带链模型，确定所述履带式车辆模型中履带链的加速度，具体包括：根据目标时刻所述履带式车辆的速度以及空间位置，确定所述目标时刻下履带式车辆中的履带链与车身的接触点相对速度；根据所述接触点相对速度，确定所述车身的外部受力；根据所述目标时刻履带链的外部受力、所述履带式车辆的速度以及所述履带式车辆的空间位置，基于所述履带链模型，确定所述目标时刻所述履带链的加速度。4.根据权利要求2所述的构建方法，其特征在于，所述将所述目标时刻下履带式车辆的车身动力学参数输入至车身模型，确定所述履带式车辆模型中车身的加速度，具体包括：根据目标时刻所述履带式车辆的速度以及空间位置，确定所述目标时刻下履带式车辆中的所述履带链与地面的触地点相对速度；根...

【专利技术属性】
技术研发人员：于会龙，吴锐，席军强，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：