开题报告-面向对象的汽车动力传动系统模型库建立与性能计算.doc

毕业设计开题报告 毕 业 设 计 开 题 报 告1结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述摘 要:将面向对象的建模方法应用于车辆动力传动系统, 开发了车辆动力传动系统仿真模型和各个子系统类库, 介绍了实现的方法和基本功能.对进一步开发大型的功能更为完备的车辆动力传动系统仿真软件奠定了基础。 一、研究的背景和意义 汽车动力性、 燃油经济性的好坏，在很大程度上取决于动力传动系统的性能。过去研究动力传动系统的性能，由于测试手段和计算工具的限制，一直都采用定性分析和简单的定量计算，靠大量积累的试验数据和反复测试的结果进行研究。随着计算机的应用和测试手段的提高，通过模拟计算与试验相结合的方法来研究动力传动系统已成为可能。目前，动力传动系统的研究多利用图形化仿真程序和仿真语言。面向对象仿真( Object -Oriented Simulation) 是将面向对象技术应用于仿真技术而形成的一个研究分支, 是当前仿真领域最为活跃的研究方向之一 .为了实现高效的车辆动力传系统动态特性仿真 ,可以根据面向对象的建模方法 , 利用目前计算机语言的可视化、面向 对象、 模块化封装等特点 , 提出建立面向对象的车辆动力学仿真模型的基本方法和基本原则 , 并应用这个规则建立车辆动力传动系统动力学模型的各个子模块 , 在此基础上可以组合成各类仿真模型.该方法建立的模型较之以往的模型更具有综合性,同时也克服了以往过程中程序设计的缺点 , 使得仿真系统具有可读性、易维护性、可重用性、 移植性好等特点。 二、现代面向对象模型库建立与研究 1、面向对象和现代仿真面向对象仿真涉及了面向对象和现代仿真两门技术.面向对象方法具有对象的封装性 、 继承性 、 实体的多态性以及动态联编 4 大特征 .当用面向对象的技术来设计一个系统或分析一个问题时 , 需根据设计的进程及分析问题的繁简程度 , 把这个系统或问题分解成为一些对象 , 并且以消息的形式在各个对象间建立联系 .实际开发系统时一般分为面向对象分析和面向对象设计两个阶段。2、车辆动力传动系统的建模2.1 车辆动力传动系统的构成车辆动力传动系统是一个比较庞大复杂的系统,它包括许多弹性、阻尼元件.但作为一个仿真问题,可根据系统仿真的处理法则,将一个大的系统分解为若干子系统,再根据具体的对象和研究目标确定模型的规模和与之相关的边界条件,建立实用有效的模型.对于车辆动力传动系统,可以将其离散成为相对独立的子系统( 即对象),主要可以分解成发动机、液力变矩器、变速箱、车体及阻力、换档逻辑5个子系统,每个子系统再不断细化成更小的子系统。2.2 车辆动力传动系统对象的确定根据系统的分类,按照面向对象的建模方法把每个子系统命名为一个类,每个子系统根据采用的算法、控制策略不同命名为不同的类,每个类根据需要又可包含多个下一级的子类.一个子系统所有算法的子类就构成了该系统的类库.类库中所有的子类的模型均采用先建立数学模型并在此基础上建立仿真模型的方法建立.所有的子类模型都进行了封装,拥有自己的工作区,内部参数只能通过对话框输入,对其他子类模型来说不可见.这样,用户可以通过建立同样子类的若干实例,使每个实例带有同样的变量名,而各自拥有不同的值.不同的子类模型所需的参数是不同的,有的需要取自产品的出厂参数, 有的可以取自实际测量的数据,还有的可以在模型嵌入实验数据.每个子类模型只要给定数据、参数即可单独运行,它的实现不依赖其他类的实现。通过上面的分析,可以建立包含了5个子系统的车辆动力传动系统模型.发动机类库根据仿真模型的具体实现不同,包括了两个子类:发动机子类1和发动机子类2。发动机子类 1 是在可以确定发动机具体参数的模型的时候应用, 发动机子类1由发动机扭矩子类模型和发动机转速子类模型构成. 发动机子类 2是在无法确定发动机具体参数的时候,利用发动机在不同油门下的外特性图得出的, 给定发动机转速、油门,由外特性图就可以得到对应的转矩,减去泵轮转矩就得到发动机净扭矩.由此可计算发动机角加速度和发动机角速度,并可转换为发动机转速。液力变矩器类库根据静态模型和动态模型分为液力变矩器子类 1 和液力变矩器子类2。液力变矩器子类 1 是由变矩器静态特性根据实验数据回归拟合得到的。液力变矩器子类 2 是根据变矩器动态特性得到的。由于精确动态模型很难获得, 以及在大多数情况下,静态模型与动态模型的差别不,采用静态模型已经能够较准确地描述变矩器地工作特性,故可以用静态特性代替动态特性。变速箱类型库包括定轴式(子类1)和行星式(子类2)两类。这两类主要是结构不同,因此程序设计、计算方法不同。但是子类基本上是相同的,一般包括变速箱稳态子类、行星变速箱换档过渡过程瞬态子类、液压缓冲阀和换挡离合器子类。由于篇幅有限,具体的子类的接口形式不再详细描述。车体及阻力模型是根据变矩器的输出扭矩计算出实际输出扭矩、实际输出转速、 车体速度、加速度等建立的。该模型包含了阻力子类。阻力子类又包括空气阻力子类、加速阻力子类、坡度阻力子类和滚动阻力子类等。换档逻辑类库是根据不同的单参数、两参数、多参数换档规律设立换档控制方式和发动机的转速、转动换档阀换档建立的。一般履带车辆采用动力性换档规律,若采用经济性换档规律可以另外建立子类。2.3 整个车辆动力传动系统动态仿真模型的建立从不同的类库中选取所需算法的子类模型,稍加连接就建立了一个系统的仿真模型。譬如可以建立传动系统的换档过程仿真系统,也可以建立动力传动系统的起步加速的仿真系统。然后再确定初始条件,各个模块的基本参数,设置积分的时间步长、模拟起止时间、道路环境设置,就可以实现仿真过程。在实际使用中,可以利用面向对象的可视化编程技术,例如利用VisualC+将基本参数设置和初始条件选择等做成用户输入界面,使其具有友好的人机交互性,可以方便的进行文件的存取和图形图像的显示、剪切、复制以及输出打印机。参考文献：1 康凤举。现代仿真技术与应用 M。北京:国防工业出版社,2000。2 李洪儒,冯振声。面向对象仿真的基本概念框架研究J。计算机真,2000(5):9-11。3 居乃皴。装甲车辆动力学分析与仿真M。北京:国防工业出版社,2002。4 王长宇。面向控制的车辆传动系统建模与仿真技术研究D。北京:北京理工大学车辆与交通工程学院,2002。5 谭大江。综合传动换档动态特性及综合电子总线布置方案D。北京:北京理工大学车辆与交通工程学院,2001。6 Lino Guzzella and Adrian Seiler.A Method to Reduce the Calculation Time for an Internal Combustion Engine ModelJ.SAE,2001-01-0574.7 Martin Otter,Clemens Schlegel,Hilding Elmqvist.Modeling and Reallime Simulation of an Automatic Gearbox Using ModelicaC.ESS97,Passau，Germany，Oct.1997.115-121.8 何洪文，孙逢春，车辆动力-传动学性能仿真的方法研究J。北京理工大学学报，2002,（5）：582-586.9 郭临福，等，有叶普通涡轮增压器与发动机稳态匹配模型的建立，验证与模拟J。内燃机工程，2003,24（3）：27-32.10 刘辉。车辆动力传动系统模块化建模及动力学仿真D。北京：北京理工大学，2003. 毕 业 设 计 开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： 2.1研究的问题汽车动力传动系统模型库的建立和传动系统动力匹配的性能计算。2.2研究手段 通过对目前车辆动力传动系建模方法的分析，采用面向对象的方法建立开放的、面向对象的、通用的动力传动系模型库，提高了系统的建模效率，为全面研究动力传动系统的动态性能奠定了模型基础，便于实现基于模型的动力传动系