VeSyMA Suite
Biblioteki do modelowania i analizy systemów pojazdów

• Magistrala sterująca w stylu CAN-bus do dystrybucji sygnałów danych pojazdu
• Wielobryłowe idealne modele manualnych, automatycznych lub zautomatyzowanych manualnych skrzyń biegów z podwójnym sprzęgłem
• Mapowane modele silników benzynowych i wysokoprężnych, w tym efekty wielobryłowe i tarciowe
• Zmienna masa zbiornika paliwa z dynamicznym położeniem środka ciężkości i bezwładnością
• Niezależne jednowymiarowe modele hamulców, od idealizowanych po kompatybilne z hybrydami, brake-by-wire i pseudo-hydrauliczne modele jedno-/dwucylindrowe
• Silnik prądu stałego oparty na tabelach z modelami baterii o statycznym i dynamicznym stanie naładowania (SOC)
• Jednowymiarowy układ napędowy, w tym układy FWD, RWD i 4WD
• Modele kierowców z otwartą i zamkniętą pętlą zdolne do podłużnego sterowania pojazdami z wstępnie załadowanymi standardowymi cyklami jazdy: NEDC (kompletny, miejski i pozamiejski), Artemis (standardowy i 130) oraz cykl FTP 75 (ETA City)

Modele szablonów pojazdów znajdujące się w bibliotece VeSyMA przedstawiają różne konfiguracje pojazdów, od standardowych pojazdów z silnikiem spalinowym po hybrydowe elektryczne i w pełni elektryczne pojazdy.

Zaprojektowane z modułowym podejściem, modele podsystemów o różnej złożoności mogą być używane w tym samym modelu szablonu, co umożliwia kompatybilność wszystkich bibliotek rozszerzeń VeSyMA. Ponadto każdy szablon ma wspólną klasę bazową; różne pojazdy o zróżnicowanym układzie są kompatybilne na najwyższym poziomie eksperymentu, co oznacza, że pojazdy można łatwo wymieniać w eksperymentach i testować jeden po drugim.

Modele pojazdów VeSyMA składają się z następujących podsystemów:

• 4 oddzielne modele kół/opon
• Model nadwozia
• Oddzielne modele przedniej i tylnej ramy pomocniczej
• Oddzielne modele przedniej i tylnej osi
• Model hamulców
• Model układu napędowego
• Model skrzyni biegów
• Model silnika (jeśli dotyczy)
• Model mocowań układu napędowego
• Układ chłodzenia silnika (jeśli dotyczy)
• Model napędu akcesoriów przedniego silnika (FEAD) (jeśli dotyczy)
• Model smarowania (jeśli dotyczy)
• Zbiornik paliwa (jeśli dotyczy)
• Model baterii (jeśli dotyczy)
• Model silnika elektrycznego (jeśli dotyczy)
• Przekładnia silnika elektrycznego (jeśli dotyczy)

• Rozwój systemów sterowania przy użyciu szczegółowych modeli fizycznych silników spalinowych.
• Obsługuje silniki o zapłonie iskrowym i samoczynnym jako modele średniej wartości lub z rozdzielczością kąta obrotu wału korbowego.
• Zawiera modele turbosprężarek i sprężarek do silników z doładowaniem.
• Rejestruje pełną odpowiedź przejściową silnika (przepływ powietrza, mechanika wielobryłowa i jednowymiarowa oraz efekty termiczne).
• Analiza NVH i wydajności w pojeździe po połączeniu z bibliotekami układu napędowego i dynamiki pojazdu.
• Wprowadzanie usterek fizycznych.
• Skrócenie czasu testów na hamowni.
• Powtarzalne wirtualne warunki testowe.
• Możliwość pracy w czasie rzeczywistym.
• Animacja jest wbudowana w modele.
• Obróbka końcowa.

Wersja średniej wartości przewiduje uśredniony w cyklu przepływ powietrza i moment obrotowy generowany przez silnik.

Masowe natężenia przepływu w cylindrach są obliczane za pomocą podejścia opartego na równaniach, co pozwala na skalowanie pojemności silnika w rozsądnych granicach. Umożliwia to przeprowadzanie badań downsizingu przy użyciu biblioteki.

Modelowanie spalania i emisji jest oparte na mapach, wykorzystując ciśnienie w kolektorze i prędkość obrotową silnika jako główne dane wejściowe do map z dalszymi korektami dla czasu zapłonu i AFR.

Ta wersja biblioteki silników jest szczególnie odpowiednia do analizy właściwości jezdnych, gdzie badany jest wpływ przejściowych zmian przepustnicy na zachowanie układu napędowego. Ponadto ta wersja biblioteki nadaje się również do badań rozgrzewania katalizatora.

Wersja z rozdzielczością kąta obrotu wału korbowego przewiduje cykliczne wahania przepływu powietrza i momentu obrotowego. Jest to rozszerzenie wersji biblioteki o średniej wartości.

Uwalnianie ciepła ze spalania jest modelowane za pomocą dwustrefowego modelu predykcyjnego lub modelu Weibego z współczynnikami opartymi na tabelach. Tabela definiuje współczynniki modelu Weibego przy różnych prędkościach obrotowych silnika, obciążeniach i stosunkach powietrze-paliwo. Dostępne są modele uwalniania ciepła dla zapłonu samoczynnego i iskrowego. Obsługiwane są również wtrysk do kolektora i wtrysk bezpośredni.

Przepływ przez blok silnika jest dyktowany geometrią zaworów i charakterystyką otwarcia oraz modelem zespołu tłok-cylinder. Wpływ czasu otwarcia zaworów i zapłonu na dynamikę płynów i model spalania oznacza, że wydajność silnika może być badana przy użyciu tej wersji biblioteki.

Ta wersja biblioteki silników jest szczególnie odpowiednia do analizy NVH układu napędowego, wzbudzeń mocowań, rozruchu i szczegółowego modelowania tarcia.

• Modele zawieszeń z podwójnymi wahaczami z popychaczami/ciągaczami lub bezpośrednim uruchamianiem sprężyn.
• Sztywna oś z ramionami ciężarówki i drążkiem Panharda dla NASCAR
• Modele kinematyczne z opcjonalną podatnością w zwrotnicach, drążkach kierowniczych, łącznikach stabilizatora, popychaczach, mocowaniach wewnętrznych.
• Mechanizmy zawieszenia obejmują pełny zakres regulacji podkładek, stosowanych w fizycznie realistyczny sposób poprzez definiowanie rozmiarów podkładek.
• Wszystkie modele są zoptymalizowane do działania w czasie rzeczywistym w celu wspierania symulacji sprzętu, oprogramowania i kierowcy w pętli.
• Eksperymenty obliczeniowe konfiguracji zapewniają wygodną metodę określania regulacji wymaganych dla pożądanej konfiguracji pojazdu.
• Modele opon Pacejka, które uwzględniają ciśnienie w oponach i efekty aerodynamiczne.
• Dostępnych jest wiele modeli aerodynamicznych do implementacji efektu aerodynamicznego nadwozia i skrzydła na podwoziu.
• Dostęp do wszystkich eksperymentów i modeli kierowców dostępnych w VeSyMA Suspensions.

Biblioteka VeSyMA Motorsports zapewnia kompleksową kolekcję konfiguracji zawieszeń z podwójnymi wahaczami dla zastosowań w wyścigach z otwartym kokpitem, takich jak Formuła 1, IndyCar i podobne konfiguracje pojazdów. Modele obejmują opcje uruchamiania popychaczami i ciągaczami z licznymi wewnętrznymi układami zawieszenia.

Wewnętrzne modele zawieszenia obejmują kombinacje sprężyn jezdnych, amortyzatorów, sprężyn unoszących, monoshock, inercji i systemów stabilizujących, a także mechanizmu wahacza. Te zoptymalizowane modele zawieszenia umożliwiają działanie w czasie rzeczywistym bez dodatkowej szczegółowej pracy ze strony użytkownika.

Wszystkie modele zawieszeń dostarczane w VeSyMA Motorsports oferują pełny zakres regulacji, które są implementowane w fizycznie realistyczny sposób poprzez dodanie podkładek o regulowanym rozmiarze. Mechanizmy obejmują również regulatory napięcia wstępnego sprężyn. Eksperymenty obliczeniowe konfiguracji automatycznie określą regulacje i napięcia wstępne niezbędne do osiągnięcia określonego celu konfiguracji.

Rekordy geometrii są używane w modelach zawieszeń do wygodnej parametryzacji za pośrednictwem jednego interfejsu. Biblioteka zapewnia proste narzędzie do łatwego zapisywania wyników konfiguracji w nowym rekordzie geometrii. Ta metoda pozwala użytkownikowi szybko zmieniać geometrię i konfigurację zastosowaną do modelu pojazdu.

VeSyMA Motorsports obejmuje wsparcie dla NASCAR, gdzie model przedniego zawieszenia to zawieszenie z podwójnymi wahaczami z zewnętrznymi sprężynami i amortyzatorami, ale wykorzystujące ten sam zoptymalizowany model zdolny do pracy w czasie rzeczywistym, co inne wersje biblioteki. Model tylnego zawieszenia z ramionami ciężarówki został opracowany i zoptymalizowany pod kątem pracy w czasie rzeczywistym.

Biblioteka zawiera uogólnione procedury konfiguracji z metodami umożliwiającymi dostosowanie eksperymentów do procesu własnego zespołu. Eksperymenty te pozwalają na strojenie nacisków na koła, wysokości ramy i kątów kół (zbieżność i pochylenie).

Dla wyścigów samochodów sportowych i zastosowań o wysokiej wydajności biblioteka oferuje konfiguracje zawieszeń z podwójnymi wahaczami z bezpośrednio działającymi sprężynami, amortyzatorami i stabilizatorami.

Wszystkie modele zawieszeń dostarczane w VeSyMA Motorsports oferują pełny zakres regulacji, które są implementowane w fizycznie realistyczny sposób poprzez dodanie podkładek o regulowanym rozmiarze. Mechanizmy obejmują również regulatory napięcia wstępnego sprężyn. Eksperymenty obliczeniowe konfiguracji automatycznie określą regulacje i napięcia wstępne niezbędne do osiągnięcia określonego celu konfiguracji, są one dostępne zarówno dla modeli półsamochodowych, jak i pełnych podwozi.

Rekordy geometrii są używane w modelach zawieszeń do wygodnej parametryzacji za pośrednictwem jednego interfejsu. Biblioteka zapewnia proste narzędzie do łatwego zapisywania wyników konfiguracji w nowym rekordzie. Ta metoda pozwala użytkownikowi szybko zmieniać geometrię i konfigurację zastosowaną do modelu pojazdu.

Ta biblioteka dostarcza modele nadwozi pojazdów specjalnie do zastosowań w sportach motorowych, które obejmują lokalizacje balastu i modele aerodynamiczne z oddzielnym nadwoziem, przednimi i tylnymi skrzydłami. Przykłady aerodynamiczne wykorzystują pojedyncze współczynniki lub tabele przeglądowe do wygodnej parametryzacji, ale szablony i komponenty mogą być używane i modyfikowane, jeśli wymagany jest bardziej złożony model aerodynamiczny.

• Szczegółowe modelowanie układu napędowego z wydajną symulacją jako systemu wielobryłowego.
• Obejmuje modele silnika, skrzyni biegów, układu napędowego i podwozia do kompletnej symulacji pojazdu.
• Buduj złożone systemy mechaniczne z pojedynczych elementów, takich jak łożyska, wały, przekładnie, sprzęgła, przeguby i systemy montażowe.
• Ocena trójwymiarowych sił zazębienia przekładni, obciążeń łożysk i strat.
• Wały z dużą liczbą liniowych i nieliniowych charakterystyk podatności.
• Podłużne modele podwozia z poślizgiem opon Pacejka i prostym zawieszeniem z pochyleniem i podskokiem.
• Kompatybilny z bibliotekami Vehicle Dynamics, Engines, Powertrain i SmartElectricDrives.
• Efekty 3D (reakcje momentu obrotowego, efekty żyroskopowe itp.).
• Szybsza wydajność symulacji niż standardowa biblioteka wielobryłowa.
• Elastyczna implementacja.
• Wysoce konfigurowalny z szerokim zakresem wierności komponentów.

Biblioteka jest stosowana w wielu różnych zastosowaniach, takich jak:

• Ocena osiągów pojazdu, zużycia paliwa i właściwości jezdnych, rejestrująca pełny ruch układu napędowego
• Specyfikacja sprzętu – kompletna charakterystyka skrętna skrzyni biegów i układu napędowego
• Projektowanie architektury koncepcyjnej – badania wydajności
• Optymalizacja systemu sterowania przy użyciu szczegółowych modeli fizycznych całego pojazdu
• Analiza modalna układu napędowego* do przewidywania trybów wzbudzenia skrętnego, tj. szurania
• Jakość i odczucia zmiany biegów – szczegółowe komponenty do rejestrowania dynamiki systemu zmiany biegów
• Interakcja układu napędowego z podwoziem – PTDynamics jest w pełni kompatybilny z biblioteką Vehicle Dynamics, co pozwala na analizę interakcji między podwoziem a układem napędowym

• Silniki: Model silnika oparty na mapach do generowania momentu obrotowego, obliczania emisji i zużycia paliwa. Proste sterowniki silnika również włączone do kontroli prędkości jałowej i zasilania paliwem.
• Skrzynia biegów: Konwertery momentu obrotowego, retardery, mechanizmy zmiany biegów, w tym synchronizatory, zapadki i bębny zmiany biegów. Mocowania układu napędowego są włączone z różnymi stopniami swobody i charakterystykami podatności.
• Układy napędowe: Kolekcja przykładów i eksperymentów złożonych z modeli przykładów z pakietów wałów, przegubów i mechanizmów różnicowych.
• Podwozie: Proste podwozie z kątami pochylenia i obrotu oraz liniowymi i pacejkowymi modelami opon jest włączone dla dynamiki podłużnej. Włączone są również różne definicje dróg.
• Sprzęgła: Liczne komponenty do modelowania przenoszenia momentu obrotowego w szerokim zakresie elementów sprzęgających. Sprzęgła mokre i suche wielopłytkowe, stożkowe, taśmowe i kłowe są włączone, od prostych do złożonych geometrii zdefiniowanych odpowiedzi.
• Mechanizmy różnicowe: Szablony i przykłady układów łożysk i wałów dla szerokiej gamy układów mechanizmów różnicowych (otwartych i Torsen), w tym urządzeń kontroli poślizgu.
• Przekładnie: Modele zazębienia przekładni z obliczeniami sił 3D z opcjonalnym luzem, sztywnością zazębienia i wydajnością dla przekładni czołowych i śrubowych. Włączone są również liczne konfiguracje planetarne, konfigurowalne dla różnych poziomów wierności. Włączone są również proste modele napędów łańcuchowych.
• Przeguby: Wielobryłowe modele szerokiej gamy przegubów występujących w systemach przeniesienia napędu, w tym przeguby o stałej prędkości, uniwersalne i przesuwne.
• Wały: Liczne opcje dla wałów jednorodnych i kompozytowych są włączone z szeroką gamą charakterystyk skrętnych, od sztywnych i prostych liniowych do nieliniowych plastycznie odkształcalnych charakterystyk, wykorzystując obliczeniowo wydajne podejście wielobryłowe.
• Linearyzacja: Pakiet analizy systemów liniowych z funkcjami do analizy częstotliwości naturalnych i wykreślania.
• Hamulce: Włączone są proste modele hamulców tarczowych.
• Kierowcy: Dostępni kierowcy z otwartą i zamkniętą pętlą do cykli jazdy i prostych manewrów źródłowych, a także specyficznych testów TipIn i idiot start.

• Pełne eksperymenty dynamiki pojazdu z manewrami w otwartej i zamkniętej pętli
• Modele opon Pacejka MF 6.1/6.2 z obsługą F-Tyre (opcja dla wielowątkowości)
• Eksperymenty na stanowisku 4/7-słupowym plus testy K&C
• Pełne wielobryłowe parametryzowane modele układów zawieszenia
• Skupione modele podatności układów
• Indywidualne tuleje montażowe dla układów i stabilizatorów
• Trójwymiarowe modele dróg, w tym cechy o wysokiej i niskiej częstotliwości/amplitudzie
• Zawieszenia oparte na tabelach i agregowane przeguby obsługują aplikacje w czasie rzeczywistym
• Modele kierowców z zamkniętą i otwartą pętlą
• W pełni zbudowane przykładowe modele pojazdów

Aby ułatwić rozwój modeli w czasie rzeczywistym, wszystkie układy zawieszenia zawarte w bibliotece Suspensions zostały zoptymalizowane pod kątem wydajności. Zadbano o to, aby strategia wyboru stanu używana w każdym modelu układu zapewniała najszybszą możliwą prędkość symulacji bez dynamicznych stanów w modelu.

Ponadto biblioteka Suspensions zawiera innowacyjne modele przegubów agregowanych, które są specjalnie zaprojektowanymi wyidealizowanymi przegubami do zastosowań w czasie rzeczywistym. Charakteryzując się inną koncepcją obliczania sił i kątów, przeguby agregowane są bardziej wydajne obliczeniowo niż standardowe przeguby wielobryłowe.

W bibliotece znajduje się również możliwość mapowania wielobryłowego układu zawieszenia i generowania przybliżenia opartego na tabelach. Pełny zestaw eksperymentów zbierania danych wraz z odpowiednimi funkcjami zbierania danych oznacza, że proces jest tak prosty, jak wyznaczenie żądanego modelu układu do mapowania, ustawienie parametrów danych wyjściowych i kliknięcie przycisku wykonaj.

Ze względu na wspólne pochodzenie z biblioteką VeSyMA, każdy model pojazdu zbudowany z biblioteki Suspensions jest kompatybilny z szablonami symulatorów czasu rzeczywistego znajdującymi się w bibliotece Driver-in-the-Loop (DiL).

Oprócz zestawu idealnych układów wielobryłowych, dostępne są również przykłady nieliniowych modeli podatnych i tulejowanych układów. Ponieważ szablony modeli układów zostały zaprojektowane tak, aby obsługiwały zarówno idealne przeguby, jak i przeguby tulejowane, a także sztywne i liniowe bloki podatności, każdy model układu może zostać przekształcony w układy podatne.

W bibliotece Suspensions dostępne są liniowe, nieliniowe i zależne od częstotliwości tuleje z wbudowanym tunerem napięcia wstępnego, który oblicza siły napięcia wstępnego dla tulei, aby zapewnić, że model układu, w którym tuleja jest używana, inicjuje się bez ugięcia w tulejach poza tolerancją ustawioną przez użytkownika w procesie strojenia.

Podatność układu jest skupiona w punktach mocowania ramion i mocowania kolumn, aby umożliwić rejestrowanie efektów K&C (kinematyki i podatności). Dostępny jest szereg bloków podatności, od pojedynczego stopnia swobody translacyjnego lub obrotowego do pełnych bloków 6 DOF. Dostępne są zarówno standardowe bloki podatności wykorzystujące sprężyny i amortyzatory, jak i bardziej wydajne obliczeniowo wersje quasi-statyczne.

Indywidualne eksperymenty kinematyczne ćwierćsamochodowe i półsamochodowe umożliwiają optymalizację geometrii zawieszenia. Wszystkie powszechnie stosowane układy zawieszenia są uwzględnione jako modele:

• Wielowahaczowe hybrydowe
• Podwójne wahacze
• MacPherson
• Wielowahaczowe (tylko tylne/niesterowane)
• Trapezoidalne (tylko tylne/niesterowane)
• Wleczone (tylko tylne/niesterowane)

W bibliotece Suspensions dostępny jest szereg eksperymentów z pełnym pojazdem, wraz ze skalibrowanymi modelami kierowców i skryptami analitycznymi załadowanymi do eksperymentów jako polecenia. Eksperymenty podwójnej zmiany pasa, J-Turn i Fishhook są zgodne z odpowiednimi normami ISO i NHTSA. Włączone eksperymenty to:

• Test przyspieszenia
• Test wybiegu
• Test hamowania
• Test hamowania na nawierzchni o zmiennym współczynniku tarcia
• Test podwójnej zmiany pasa
• Test podwójnej zmiany pasa na nierównej drodze
• Test slalomu
• Test slalomu z pojazdem wyposażonym w ESP (Elektroniczny Program Stabilizacji)
• Test J-Turn
• Test Fishhook
• Test rampy kierowniczej
• Test zamkniętej pętli ósemki
• Test zamkniętej pętli na zakręcie z pochyleniem
• Nierówna droga z dużymi krawężnikami

Oprócz tych testów, dostępny jest również szereg eksperymentów na stanowiskach testowych pojazdów:

• Stanowisko 7-słupowe
• Stanowisko 4-słupowe ze zmiennym kierunkiem normalnym
• Stanowisko jedno-słupowe
• Test K&C bocznej siły ciągnącej
• Test K&C opuszczania
• Test pełnej podatności pojazdu

• Umożliwia wykorzystanie danych torowych rFpro w symulacjach Dymola
• Zapewnia spójność między symulatorem jazdy a symulacją offline
• Zapewnia obsługę zarówno standardowych, jak i wysokiej rozdzielczości modeli torów dostarczanych przez rFpro
• Obejmuje obsługę wszystkich metod kontaktu opon obsługiwanych przez rFpro TerrainServer
• Zapewnia również obsługę dodatkowych punktów kontaktu z podłożem, które mają być pobierane w celu zapewnienia szczegółowej reprezentacji powierzchni pod pojazdem