能夠?qū)㈩l率相關(guān)阻尼器的測(cè)試數(shù)據(jù)作為機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)體的能力，從而允許通過虛擬整車模擬進(jìn)行可靠的行駛預(yù)測(cè)。     

01    客戶背景

現(xiàn)代車輛懸架系統(tǒng)經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，在保持良好的平順性和舒適性的同時(shí)，能夠滿足一流的操控性能——被動(dòng)懸架在良好的行駛舒適性和良好的操控性能之間做出了妥協(xié)。頻率選擇減振器（FSD）用于獲得最佳的乘坐和操縱性能。本研究使用定量方法來確定懸架參數(shù)的范圍，以提高乘坐舒適性和操縱性能。被動(dòng)阻尼器使用簡(jiǎn)單的非線性曲線（力與速度）建模，該曲線與FSD阻尼器模型的相關(guān)性不好。

在現(xiàn)代乘用車的發(fā)展過程中，減振器的選擇在很大程度上涉及主觀測(cè)試。本文所提出的方法在模擬開發(fā)過程中更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)了行駛和操縱性能。

需要一個(gè)系統(tǒng)來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)懸架支柱的性能。機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）和人工智能（AI）已被應(yīng)用于FSD阻尼器系統(tǒng)的建模和預(yù)測(cè)。然而，實(shí)現(xiàn)ML或AI以建模和預(yù)測(cè)SUV車輛中液壓氣動(dòng)支柱的性能的工作尚未完成。因此，目前的這項(xiàng)工作將是開發(fā)ML和AI模型以解決這一問題。

為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要采用neighbours=3，power=2的逆動(dòng)力學(xué)求解器。我們使用ODYSSEE與Quasar Embedded的集成以及MATLAB Simulink進(jìn)行ML/AI模型開發(fā)。然后，我們比較了兩種ML/AI方法的結(jié)果?？傇囼?yàn)數(shù)據(jù)的80%用于模型的開發(fā)和訓(xùn)練。剩下的20%用于開發(fā)模型的測(cè)試和驗(yàn)證。逆動(dòng)力學(xué)模型顯示了FSD阻尼器系統(tǒng)性能預(yù)測(cè)的期望精度。本文研究結(jié)果表明，機(jī)器學(xué)習(xí)方法改善了項(xiàng)目的行駛和操縱預(yù)測(cè)開發(fā)階段，顯著縮短了測(cè)試時(shí)間。

02    使用ODYSSEE CAE學(xué)習(xí)測(cè)試數(shù)據(jù)

ODYSSEE CAE是一個(gè)獨(dú)特而強(qiáng)大的以CAE為中心的創(chuàng)新平臺(tái)，允許工程師將機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能、降階建模（ROM）和設(shè)計(jì)優(yōu)化應(yīng)用于工作流程。它允許用戶通過實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)建模、優(yōu)化CAE模擬和物理測(cè)試數(shù)據(jù)，創(chuàng)建經(jīng)濟(jì)高效的數(shù)字孿生，從而從現(xiàn)代數(shù)據(jù)科學(xué)技術(shù)中獲益。

Mahindra研究谷是Mahindra的研究中心，處于數(shù)字模擬創(chuàng)新的前沿，以確保每一款新產(chǎn)品的推出都經(jīng)過對(duì)各種車輛屬性的精心設(shè)計(jì)，為客戶提供愉快的體驗(yàn)。

在本文的研究中，工程師們希望在Adams Car汽車模型中加入懸架減振器。阻尼器產(chǎn)生的力是阻尼器兩端之間的相對(duì)位移、相對(duì)速度和相對(duì)加速度的函數(shù)。因此，阻尼器可以通過使用測(cè)試數(shù)據(jù)或1D工具中的獨(dú)立系統(tǒng)模型在各種操作條件下測(cè)量上述四個(gè)量來表征。下表列出了輸入和輸出量的數(shù)據(jù)。每一行代表一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，有三個(gè)輸入和一個(gè)輸出。具體來說，輸入位于R^3空間中，而輸出位于R空間中。學(xué)習(xí)一個(gè)封閉形式的響應(yīng)面并實(shí)現(xiàn)它可能具有挑戰(zhàn)性。然而，在這種情況下開發(fā)的方法是通用的，并且可擴(kuò)展到N維輸入空間。

圖1. 用來訓(xùn)練ODYSSEE模型的測(cè)試數(shù)據(jù)

學(xué)習(xí)步驟包括將上述測(cè)試數(shù)據(jù)輸入到ODYSSEE的Quasar求解器。求解器可以使用各種機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行迭代，以查看哪種算法對(duì)手頭的數(shù)據(jù)表現(xiàn)最好，并生成機(jī)器學(xué)習(xí)參數(shù)。

從ODYSSEE Quasar學(xué)習(xí)的模型被打包為動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)（.dll）形式，并移植到Adams中進(jìn)行車輛級(jí)模擬。

03    嵌入到Adams Car中

通過Adams Car垂直產(chǎn)品，工程團(tuán)隊(duì)可以快速構(gòu)建和測(cè)試整車和車輛子系統(tǒng)的功能虛擬原型。在Adams Car汽車垂直環(huán)境中工作，汽車工程團(tuán)隊(duì)可以在各種道路條件下測(cè)試他們的汽車設(shè)計(jì)，進(jìn)行與他們通常在測(cè)試實(shí)驗(yàn)室或測(cè)試跑道上進(jìn)行的測(cè)試相同的測(cè)試，但只需很短的時(shí)間。

在本研究中，車輛懸架系統(tǒng)中的阻尼器被實(shí)現(xiàn)為Adams的單個(gè)部分力，該力作為下支柱連接點(diǎn)和上支柱連接點(diǎn)之間的作用-反作用實(shí)體。該力的值來自基于支柱端點(diǎn)之間測(cè)量的相對(duì)位移、相對(duì)速度和相對(duì)加速度的變量。這些值輸入用戶子程序（dll），力值的輸出發(fā)送到阻尼器。對(duì)于這一阻尼力的查詢發(fā)生在行進(jìn)模擬的每一步中。該圖顯示了Adams環(huán)境中此操作的實(shí)現(xiàn)片段。

圖2. 使用FSD測(cè)試數(shù)據(jù)生成ODYSSEE模型

圖3. 在Adams整車模型中嵌入ODYSSEE模型

圖4. 嵌入整車模型

04    

結(jié)  果

機(jī)器學(xué)習(xí)模型可以高精度地復(fù)制真實(shí)的阻尼器性能。輸入機(jī)器學(xué)習(xí)算法的數(shù)據(jù)量越多，模型的性能就越好。下圖結(jié)果顯示了模型與真實(shí)測(cè)試數(shù)據(jù)相比的表現(xiàn)。

圖5. 實(shí)測(cè)阻尼器力和ODYSSEE預(yù)測(cè)值的對(duì)比

05    

結(jié)  論

Mahindra研究谷的車輛動(dòng)力學(xué)團(tuán)隊(duì)能夠使用Adams和ODYSSEE進(jìn)行創(chuàng)新，在車輛模擬中實(shí)現(xiàn)與頻率相關(guān)的阻尼器。如果沒有使用ODYSSEE CAE的Quasar求解器及其機(jī)器學(xué)習(xí)算法學(xué)習(xí)測(cè)試數(shù)據(jù)的能力，這項(xiàng)任務(wù)將非常繁瑣或完全不可能完成。

06    

客戶評(píng)價(jià)

使用ODYSSEE的頻率相關(guān)阻尼器建模有助于探索MBD模擬中阻尼器特性的傳統(tǒng)建模之外的問題。這為我們引入更復(fù)雜的阻尼器特性并提高模擬模型的保真度提供了動(dòng)力。

（海克斯康工業(yè)軟件）

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