聊聊車輛仿真軟件之DYNA4——Overview

隨著汽車行業(yè)如火如荼的發(fā)展，各種車輛仿真軟件也不斷獲得工程師的諸多關注。虛擬車輛仿真，無論是在開發(fā)前期還是HIL階段都有著舉足輕重的作用。而今天，我們重點來聊一聊DYNA4。

起源
說起DYNA4，有些工程師心中未免會疑問，是不是之前有款流行的軟件名為veDYNA（vehicle dynamics simulation）和enDYNA（engine dynamics simulation）？沒錯，后來dSPACE的ASM模型也是發(fā)源于此。veDYNA和enDYNA隸屬于TESIS公司，公司于2019年被Vector收購。合并之后，軟件整合更名為DYNA4，成為了Vector大家族中一員，專注于虛擬車輛仿真。


功能
DYNA4經(jīng)過多年的經(jīng)驗積累，向客戶提供已被充分驗證的乘用車和商用車的虛擬車輛仿真環(huán)境。其底層基于Simulink搭建，開放的模塊化結構，能有效支持在車輛開發(fā)過程中的動力學模型仿真工作。物理模型主要包括車輛動力學和環(huán)境道路兩方面。
DYNA4在車輛動力學方面
底盤：具備復雜的車輛動力學模型，豐富的懸架K&C分析，支持外特性和硬點多體輸入；支持額外輸入加載（拖車、額外力、側向風等）。 輪胎：TM-Easy、Pacejka、Ftire、MFTire接口；TM-Easy優(yōu)化低速接觸應力，包含多胎壓輸入。 轉向：具備萬向節(jié)模型，包含摩擦、慣量、阻尼以及EPS助力等，支持第三方模型。傳動：包含機械傳動和雙電壓電氣系統(tǒng)模型，如12V、48V、400V。支持搭建多樣的傳動系統(tǒng)。制動：包含基本制動系統(tǒng)、平行或者交叉雙液壓制動以及電子液壓制動系統(tǒng)，并包含液壓單元庫。控制系統(tǒng)：電子穩(wěn)定控制ABS、ESC、變速箱TCU、DTC、整車控制單元VCU、HCU、發(fā)動機ECU等。發(fā)動機：包含傳統(tǒng)查表模型，以及進氣、排氣、燃油、燃燒、冷卻等半物理模型；也包含基于熱力學方程的復雜模型。
圖3 DYNA4模型架構
DYNA4在場景方面
在場景方面，具有道路、基礎設施及交通等環(huán)境的 3D 環(huán)境模擬功能，為整車虛擬仿真、駕駛輔助和智能駕駛提供了重要的虛擬仿真環(huán)境平臺。
環(huán)境道路?不同的天氣環(huán)境：白晝、黑夜、雨天、雪天、霧天等?豐富道路：包括無限大試驗測試場、便捷的3D多車道道路、標準且豐富的Opendrive道路。可自動生成環(huán)境植被，提供大量建筑、樹木環(huán)境裝飾庫。為客戶提供高清真實的圖形渲染。
交通場景?在道路環(huán)境中添加動態(tài)物體（車輛/自行車/摩托車/行人/動物），可觸發(fā)縱向或橫向駕駛行為，例如車道切換等確定有序性行為的變化；同時支持SUMO第三方開源交通軟件進行隨機無序性交通行為仿真，提供開發(fā)性接口。在R8版本中，還支持OpenSenario動態(tài)場景文件。
傳感器?基于Simulink真值object list：快速理想的傳感器和簡捷物理的傳感器模型；?基于GPU圖像處理的原始數(shù)據(jù)：基于物理的高級傳感器模型，使用GPU技術計算，包含攝像頭、超聲波、激光雷達等。

當然，除了這兩大部分，DYNA4還具有例如前后處理、視頻回放、Plot GUI數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)記錄等諸多輔助工程師測試的功能，貫穿在仿真過程中，為工程師提供一個便利的使用環(huán)境。
圖5 Plot GUI界面

利用DYNA4進行虛擬仿真，能夠安全高效地進行功能開發(fā)和測試驗證，電腦 PC上的閉環(huán)仿真驗證相對實車測試更快速。模型編譯后生成的DLL組件，可脫離Simulink環(huán)境，集成在CANoe環(huán)境中。其與平臺良好的低延時性和集成度，保證了測試系統(tǒng)的實時性。例如，可用于開發(fā)早期的 MIL和 SIL 環(huán)境，或者后期結合ECU等被測件，于硬件在環(huán)系統(tǒng)（HIL）上進行測試驗證。
圖6 DYNA4實時運行
總結
總而言之，DYNA4虛擬車輛仿真測試不僅可以服務于整個開發(fā)過程，還可用于控制功能設計到驗證的整個應用過程。其出色的3D可視化動畫和成熟的車輛動力學模型，深得市場青睞。
北匯信息作為Vector的合作伙伴，為汽車行業(yè)客戶提供從模型在環(huán)到整車試驗全流程開發(fā)的測試解決方案。別走開，后續(xù)將會有更多關于DYNA4的使用介紹和應用方案的分享。