HSRC 简介

将物理测试与虚拟模型或混合模拟相结合给加速和增强汽车开发流程带来了巨大的潜力。虽然该方法的研发与实施取得了成功，但却存在巨大的挑战。其中一些最大的挑战是由于物理测试系统的控制要求或虚拟模型的复杂性（例如涉及弹性部件的模型和/或具有非线性特征的轮胎）而不能进行实时模拟。为了在上述情况下进行混合模拟，MTS 研发了混合系统响应收敛 (HSRC) 技术，该迭代技术可在更复杂的应用（例如驾乘舒适度和耐久性）中进行混合模拟。

举例来说，一个典型的 HSRC 应用将物理测试汽车与一系列虚拟轮胎相结合，汽车和轮胎均由一个数字三维试车跑道“驱动”。测试汽车被安装在道路模拟机上并由车轴触发，这些车轴作为汽车与虚拟轮胎之间的接触面。道路模拟器配备力与运动传感器，以便在每次迭代中测量车轴的动态特性。在虚拟环境中，轮胎由虚拟“驾驶员”在路面上进行操纵。

HSRC 系统通过连续执行物理和虚拟模拟产生结果。初始触发序列在物理汽车中执行，可捕获由此产生的车轴的力与运动。针对每个控制轴，其中一个车轴响应（力与运动）用于在虚拟模拟中控制轮胎性能。

例如，当在虚拟道路上操纵虚拟轮胎时，物理试验台上测量的垂直力可用于控制虚拟轮胎的垂直载荷。基于轮胎的动力学和路况，该结果可在虚拟轮胎中心产生独特的垂直运动。该系统随后会比对试验台运动，当对虚拟车轮施加相同的力时，试验台运动通过测量到的轮胎运动引发了汽车的力。如果两种运动不相等，则混合系统的两个部分便不是在动态相容的情况下进行操作的。

如果运动存在差别或出现收敛误差，HSRC 控制模型会改变物理试验台的动力学特性，最终会产生新的力与动力测量值。这样便会产生一个新的虚拟实验条件和新的收敛误差结果。通过逐次迭代，HSRC 最终会创建一个道路模拟驱动文件，当对虚拟轮胎施以文件中包含的经测量的垂直力时，该垂直力会引发相同的运动，从而对试验台产生测量力。此时，模拟的两个部分便会开始聚合，并且如果它们耦合成为一个实时动态系统，其运行便会完全相同。

上述简单的示例说明了在单一车轴上的垂直力的收敛情况。在实际的 HSRC 应用中，当全部四个车轴的所有自由度产生收敛的同时会生成表示收敛动态特性的最终驱动文件。

MTS 必须克服技术和操作挑战，以使 HSRC 成为一个可行的模拟技术。

一个重要的关键技术挑战是决定从哪里开始模拟。为解决这一难题，MTS 研发了一个专有策略，以便在一个有效的起始点启动迭代进程，从而显著降低收敛所需的迭代次数。一个有效的起始点同样至关重要，可以避免可轻易损坏物理测试物件的不适当的初始载荷。其他技术挑战包括设法以协作的方式在虚拟测试跑道上“驱动”四“维”（虚拟）车轮和轮胎，以及研发一个补偿功能，以将误差转变为定向的正确驱动升级文件，以便对收敛进行模拟。

若将 HSRC 运用到实际操作中，需要为用户尽量减少解决方案组件的复杂性。包含座标转换、自由度匹配、极性匹配、虚拟驾驶和启动流程等的一系列操作被设计成为可接受“隐蔽式”管理，最大限度地减少了操作员的失误，否则这些失误会降低模拟质量并延缓测试进度。MTS 还对 HSRC 开发了一个菜单驱动法，使用 RPC® Pro 软件的工程师对此十分熟悉。

迄今为止，HSRC 技术已在五个主要的 OEM 网站上的六个汽车程序中接受验证。在所有情况下均成功进行收敛。

2010 年，在奥迪汽车中完成了初步的概念验证。奥迪 A5 双门跑车被安装在结合了虚拟汽车轮胎（使用 FTire™ 建模）和数字路段的轴耦合道路模拟机上，并在 ADAM 环境中行驶。在与奥迪合作期间，MTS 对道路模拟机研发了一整套包含 20 个频道的控制信号，用于进行耐久性测试的三个起伏不平的道路路面，这些路面代表了精选的奥迪试验场地地面。

对于这个首次评估，我们将通过使用 HSRC 产生的物理车轴载荷与通过其他三个方法获得的车轴载荷进行了对比，这三个方法为：对 A5 进行道路载荷测量；对类似车辆进行道路载荷测量；以及通过虚拟汽车模型对载荷进行预测。对比结果表明，使用 HSRC 所产生载荷与通过物理道路测量获得的疲劳临界载荷密切相关，结果产生的载荷比通过分析预测的载荷更合理。

自此以后，MTS 便不断提升 HSRC 的技术水平，以提高其效率，并扩大其应用范围。MTS 直接与 FTire 进行合作，将轮胎模拟实施到独立的应用（ADAM 环境以外）中，从而将迭代流程的效率提高了 85%。有了第二个符合行业标准的 TNO 轮胎模型的成功支持，证明了 HSRC 可以运用到多个轮胎模型中。另一个功能的增强允许对整个试验场地地面进行模拟，而非仅针对单独的路段。

如今，HSRC 仍在不断创新。目前，MTS 正在创建一项 HSRC 技术，以便使用固定车身轴测试配置以代替典型的浮动车身。MTS 还希望将 HSRC 技术运用到其他车轴耦合的道路模拟器，以及其他系统应用（例如引擎支架、转向系统、排气系统等）中。

立即联系 MTS，以了解迭代混合系统响应收敛 (HSRC) 技术如何能够将混合模拟的优势发挥到更复杂的应用（例如驾乘舒适度和耐久性）中。