Interpolation of suspension kinematics for the purpose of vehicle dynamics simulation

Bc. Václav HOUDEK

Master's thesis

Abstract:

This thesis aims at the reduction of the computation time during the kinematic solution of multibody systems. Especially during vehicle simulations, including cornering test, bump test or moose test, only some parameters of the suspension are optimized, and the simulation is repeated many times. Suspensions are usually 1 DoF systems. The expression of the position of a wheel support in terms of some parameter can be obtained by solving constraints imposed by joints present in a multibody system. Due to these constraints, kinematic is described by a system of nonlinear algebraic equations. Its solution is usually ineffective and therefore time-consuming. The interpolation requires much less computation time at the cost of losing accuracy. This thesis proposes a strategy consisting of solving the kinematic problem at position and velocity level for particular points and using these points to calculate all other positions by interpolation. The introduced interpolation is continuous in acceleration level. At the end of this work, computed results are compared with results obtained by commercial software.

Abstract:

Tato práce je zaměřena na zkrácení času potřebného pro výpočet kinematiky vázaných mechanických soustav, konkrétně automobilového odpružení. Obzvláště při simulaci chování vozidla během manévrů jako je zatáčení, brzdění nebo losí test, se optimalizují pouze vybrané parametry a celá simulace se častokrát opakuje. Odpružení kola je obvykle soustava s 1 stupněm volnosti. V závislosti na vybraném parametru lze řešením vazbových rovnic určit polohu a orientaci čepu kola v prostoru. Takovéto řešení je ale obvykle časově náročné, protože vyžaduje výpočet inverzní matice. Interpolace vyžaduje mnohem méně výpočetního času, ovšem za cenu ztráty přesnosti. V předložené diplomové práci je navržena strategie pro řešení kinematiky s využitím interpolace na úrovni polohy/orientace. Výsledná interpolovaná funkce je hladká na úrovni rychlostí a spojitá na úrovni zrychlení. V závěru jsou výsledky získané představenou metodou porovnány s komerčním softwarem.

Keywords

multibody dynamika, kinematika vázaných mechanických systémů, zavěšení kol, interpolace, Hermitova kubika

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 6. 2020

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Date of defence: 28. 7. 2020
• Supervisor: Ing. Luboš Smolík, Ph.D.

University of West Bohemia

Faculty of Applied Sciences

Master programme / field:
Computer Modelling in Engineering / Dynamics of Structures and Mechatronics