MTS的遠(yuǎn)程參數(shù)控制(Remote Parameter Control, 簡(jiǎn)寫為RPC)技術(shù)是進(jìn)行整車、零部件道路模擬試驗(yàn)應(yīng)用的核心方法之一，也是MTS系統(tǒng)公司數(shù)十年開展車輛耐久以及動(dòng)力學(xué)性能測(cè)試應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的結(jié)晶。當(dāng)時(shí)光的車輪來到2021年，MTS 系統(tǒng)公司全新一代的遠(yuǎn)程參數(shù)控制應(yīng)用軟件 RPC Connect即將發(fā)布，那么，遠(yuǎn)程參數(shù)控制技術(shù)如何成為業(yè)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)工具之一，過去的50年里這一技術(shù)經(jīng)過了怎樣的發(fā)展歷程呢？

1960s

早在上個(gè)世紀(jì)60年代，在MTS系統(tǒng)公司正式成立之前，作為MTS系統(tǒng)公司前身的Research Inc公司MTD(Material Test Division)分部就成功交付了業(yè)內(nèi)第一套四立柱道路模擬器。當(dāng)時(shí)的工程師在輪輞上安裝加速度計(jì)，通過磁帶機(jī)來記錄路面的顛簸，然后利用模擬計(jì)算機(jī)將加速度信號(hào)轉(zhuǎn)化為作動(dòng)缸位移信號(hào)，再通過電液伺服控制系統(tǒng)將其播放，這就是最早的道路模擬試驗(yàn)方式。


MTS系統(tǒng)公司是最早開發(fā)整車道路模擬器的公司
(照片拍攝于1964年)

1970s

為了能夠?qū)?shí)際路面試驗(yàn)盡量減少，在試驗(yàn)室內(nèi)開展更多的試驗(yàn)應(yīng)用，整車道路模擬試驗(yàn)系統(tǒng)就必須提供足夠的試驗(yàn)精度和可重復(fù)性。1970年代中期，來自通用汽車公司的Paul Nawrocke和MTS系統(tǒng)公司的Dr. Richard Lund提出，如果能夠讓道路模擬器的作動(dòng)器運(yùn)動(dòng)與地面顛簸起伏完全一致，那么道路模擬器就一定能夠替代實(shí)際路面試驗(yàn)。但是輪輞與作動(dòng)缸之間的輪胎耦合成為了影響試驗(yàn)精度的最大挑戰(zhàn)。Paul Nawrocke和Richard Lund指出如果能夠采用某種數(shù)學(xué)手段，獲取輪胎耦合的傳遞函數(shù)，那就有辦法將這種耦合作用從驅(qū)動(dòng)文件中去除，就能夠?qū)崿F(xiàn)真正的道路模擬。于是，隨著新型數(shù)字化計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，這種頻率響應(yīng)反函數(shù)修正的思想通過軟件得以實(shí)現(xiàn)。MTS系統(tǒng)公司在1977年正式推出了遠(yuǎn)程參數(shù)控制(Remote Parameter Control, RPC)技術(shù)，這里所謂的遠(yuǎn)程，就是指像輪胎耦合道路模擬器這樣，實(shí)際控制的參數(shù)(作動(dòng)缸位移/加速度)有別于需要實(shí)現(xiàn)的信號(hào)(輪胎顛簸加速度)的情況。


1977年MTS系統(tǒng)公司正式推出RPC試驗(yàn)應(yīng)用技術(shù)

1980s

RPC工具一經(jīng)推出就受到了業(yè)內(nèi)道路模擬試驗(yàn)工程師們的重視和歡迎，因?yàn)镽PC讓工程師們能夠在試驗(yàn)室內(nèi)完成精確的道路模擬試驗(yàn)。1980年，MTS系統(tǒng)公司在底特律組織了第一次RPC用戶大會(huì)，傾聽用戶對(duì)RPC技術(shù)的要求，總結(jié)試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)。很快，根據(jù)用戶的需求，MTS系統(tǒng)公司在RPC中增加了對(duì)應(yīng)變、位移等信號(hào)的迭代建模能力，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)整車各個(gè)部分各種類型應(yīng)用進(jìn)行動(dòng)態(tài)試驗(yàn)?zāi)M。到了1980年代中期，MTS RPC技術(shù)逐漸成為了道路模擬試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)化工具，最終在1989年正式推出了具有劃時(shí)代意義的RPC III應(yīng)用軟件。


1980年代的輪胎耦合整車道路模擬試驗(yàn)系統(tǒng)

1990s

進(jìn)入90年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展異常迅猛，越來越多的汽車研發(fā)中心選擇使用MTS的道路模擬器、多軸振動(dòng)臺(tái)、零部件試驗(yàn)系統(tǒng)等開展針對(duì)整車到零部件的耐久性評(píng)估試驗(yàn)，加載的自由度逐漸增加到六自由度，試驗(yàn)應(yīng)用軟件需要有更強(qiáng)大的多自由度解耦能力。于是，在1999年，MTS系統(tǒng)公司將正式推出RPC Pro測(cè)試與仿真工具集，提供了更強(qiáng)大的迭代能力和多自由度解耦能力，能夠支持例如24通道的六自由度道路模擬試驗(yàn)系統(tǒng)的應(yīng)用，成功地將測(cè)試路面引入到試驗(yàn)室，將試驗(yàn)室應(yīng)用引向桌面系統(tǒng)。


六自由度329型軸耦合道路模擬器

2000s

時(shí)光的車輪進(jìn)入21世紀(jì)，世界各地市場(chǎng)的強(qiáng)大需求以及車輛的更新?lián)Q代帶動(dòng)了全球汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展。此時(shí)，越來越多的車輛研發(fā)機(jī)構(gòu)和整車廠商面臨著市場(chǎng)需求快速變化和研發(fā)生產(chǎn)遲遲跟不上進(jìn)度的巨大挑戰(zhàn)，而傳統(tǒng)的車輛道路模擬試驗(yàn)可能占據(jù)了1/4左右的車輛研發(fā)周期。當(dāng)試驗(yàn)人員完成試驗(yàn)、發(fā)現(xiàn)問題的時(shí)候，新研發(fā)車型幾乎就要推向市場(chǎng)，此時(shí)做任何系統(tǒng)性的修改都非常痛苦而且面臨巨大的時(shí)間和成本的挑戰(zhàn)。那么，試驗(yàn)人員提出，能不能夠采用某些技術(shù)手段，讓研發(fā)團(tuán)隊(duì)可以盡早針對(duì)產(chǎn)品原型就開展類似的測(cè)試，而不需要等待原型車輛，從而加快研發(fā)進(jìn)度？

業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的MTS 329型軸耦合車輛道路模擬器
(圖片來自Toyota Sports GmbH)

2010s

MTS系統(tǒng)公司利用混合仿真試驗(yàn)技術(shù)與RPC工具相結(jié)合，帶來了革新的混合仿真響應(yīng)迭代(HSRC)試驗(yàn)技術(shù)，例如，新的車型將采用全新的輪胎輪輞設(shè)計(jì)，在真實(shí)的輪胎和輪輞生產(chǎn)出來之前，將輪胎輪輞的虛擬有限元模型與MTS329型整車道路模擬器組合起來，就好比車輛利用虛擬輪胎運(yùn)行在驗(yàn)證路面之上，這個(gè)時(shí)候車輛和路譜數(shù)據(jù)都是真實(shí)有效經(jīng)過驗(yàn)證的部分，輪軸部分的運(yùn)動(dòng)和載荷與虛擬輪胎的運(yùn)動(dòng)和載荷相結(jié)合，共同作為整車試驗(yàn)的反饋。這樣，車輛研發(fā)人員和試驗(yàn)人員就可以在原型車之前針對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行整車級(jí)別的仿真測(cè)試，所有工作都在試驗(yàn)室內(nèi)完成，從而加快了產(chǎn)品的研發(fā)進(jìn)度。

混合仿真手段將物理試驗(yàn)與仿真分析軟件結(jié)合起來

2020s

現(xiàn)在，MTS系統(tǒng)公司即將推出新一代的道路模擬測(cè)試與仿真工具 - RPC Connect。RPC Connect測(cè)試與仿真工具集繼承了過去數(shù)十年各種車輛試驗(yàn)應(yīng)用的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)混合仿真以及虛擬試驗(yàn)?zāi)芰?，將更多的有限元分析工具、?shí)時(shí)硬件在回路仿真系統(tǒng)結(jié)合起來開展車輛試驗(yàn)。從算法上，將針對(duì)車輛非線性環(huán)節(jié)的迭代應(yīng)用進(jìn)行強(qiáng)化，提高試驗(yàn)精度。同時(shí)，簡(jiǎn)化軟件操作的流程，讓軟件使用起來更加直觀、有效率，提高試驗(yàn)室的生產(chǎn)效率。


RPC Connect測(cè)試與仿真工具的發(fā)展路線圖

全新一代的RPC Connect測(cè)試與仿真工具集將于2021年4月份正式發(fā)布，如果需要了解更多的信息，請(qǐng)通過識(shí)別下面的二維碼來跳轉(zhuǎn)至RPC Connect的產(chǎn)品網(wǎng)站：



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關(guān)于MTS系統(tǒng)公司

MTS系統(tǒng)公司成立于1966年，是全球首屈一指的高性能力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)、仿真系統(tǒng)與傳感器供應(yīng)商，而美特斯工業(yè)系統(tǒng)(中國(guó))有限公司是MTS系統(tǒng)公司在中國(guó)地區(qū)的全資子公司，成立于2008年。MTS系統(tǒng)公司的產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，用于提高產(chǎn)品品質(zhì)，加快研發(fā)進(jìn)度，包括材料力學(xué)性能測(cè)試、土木工程結(jié)構(gòu)測(cè)試、航空航天以及汽車耐久性、性能測(cè)試與仿真等領(lǐng)域，其先進(jìn)高性能傳感器用于各種振動(dòng)、壓力、位置、聲學(xué)和載荷測(cè)量。截至2020年10月3日，MTS系統(tǒng)公司全球共有3,000余名員工，2020財(cái)年的營(yíng)銷總額為8.28億美元。

詳細(xì)信息請(qǐng)見：
https://www.mts.com/
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