數(shù)據(jù)驅(qū)動的車輛動力學(xué)建模與仿真研究.pdf

1、隨著軌道車輛研究的不斷深入，基于經(jīng)典力學(xué)的車輛動力學(xué)相關(guān)研究逐漸趨于系統(tǒng)化與完備化。而信息科學(xué)，尤其是大數(shù)據(jù)相關(guān)科學(xué)（如機(jī)器學(xué)習(xí)理論）在工程領(lǐng)域的應(yīng)用正處于高速發(fā)展階段。新興的機(jī)器學(xué)習(xí)理論在傳統(tǒng)的車輛動力學(xué)仿真中的應(yīng)用逐漸成為了軌道車輛研究的新方向。近幾十年來，研究人員首先引入計算機(jī)輔助建模來模擬車輛運(yùn)行行為，大幅降低了試驗探究所帶來的經(jīng)濟(jì)與人力成本。為了保障車輛動力學(xué)仿真的可靠性，特別是對于車輛碰撞階段的研究，通常需要對車輛建立足夠精

2、細(xì)的有限元模型。然而復(fù)雜的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，模擬結(jié)構(gòu)大變形時導(dǎo)致的網(wǎng)格畸變等問題均會降低有限元仿真的計算效率，而基于多體動力學(xué)理論的仿真方法雖能提高計算效率，但對于表達(dá)高度非線性力學(xué)行為時，其僅能提供有限的計算精度。
　　為了綜合上述兩種傳統(tǒng)方法的主要優(yōu)勢，本文基于機(jī)器學(xué)習(xí)理論提出了一種數(shù)據(jù)驅(qū)動的車輛動力學(xué)仿真方法。該方法主要思想為:以軌道車輛多剛體模型為計算載體，以試驗數(shù)據(jù)或有限元計算結(jié)果為訓(xùn)練數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)中提取非線性力元的力學(xué)特性以構(gòu)

3、建代理力元，并嵌入軌道車輛多體動力學(xué)模型實現(xiàn)聯(lián)合仿真?；谠撍枷耄疚奶岢隽艘惶谆跀?shù)據(jù)驅(qū)動建模與仿真的理論框架來根據(jù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)獲得代理力元，其中包括訓(xùn)練數(shù)據(jù)的獲取與特征選擇、數(shù)據(jù)壓縮與訓(xùn)練樣本篩選、數(shù)據(jù)驅(qū)動模型的構(gòu)建（文中引入了Kriging模型與Legendre多項式回歸模型）、模型性能評估、模型的選擇機(jī)理。
　　為了驗證該方法的計算性能，本文分別就軌道車輛垂向動力學(xué)和碰撞動力學(xué)進(jìn)行仿真分析，驗證兩種數(shù)據(jù)驅(qū)動模型的計算收斂性、訓(xùn)