Simulink汽车仿真实例
基于simulink汽车速度控制系统的设计与仿真
基于simulink汽车速度控制系统的设计与仿真
摘要:目前许多汽车把汽车速度控制系统作为配属设备或选配设备。汽车装有汽车速度控制系统后,当驾驶员启动这一装置并进行一些简单的设置后,该装置可自动保持某一恒定速度行驶,而不踩油门。由于电子系统能准确地控制车辆的速度,从而使高速行驶的车辆更加安全、平稳。
在文中,首先对汽车的运动原理进行分析,建立控制系统简化模型,根据研究对象的物理特性建立起汽车速度控制控制系统的微分方程,再将该微分方程进行线性化处理,运用PID控制理论的方法对汽车速度控制控制系统进行分析和控制。然后对汽车速度控制系统进行设计分析,在已有的模型下,对设计的汽车速度控制系统进行Matlab语言仿真。
关键词:速度控制系统PID控制仿真
指导老师签名:
Design and Simulation of the vehicle speed
control system
Student name Class:
Supervisor:
Abstract:At present, many cars make car speed control system as an attachment device or optional equipment. The car is fitted with the motor speed control system, when the driver start the device and make some simple settings, the device can automatically maintain a constant speed, and do not step on the accelerator. Because the electronic system can accurately control the speed of the vehicle, so that the high-speed vehicles more secure, stable.
CarSim、Simulink联合仿真
CarSim与Simulink联合仿真
1 软件介绍
在MATLAB中,Simulink是用来建模、仿真和分析动态多维系统的交互工具。可以使用Simulink提供的标准模型库或者自行创建模型库,描述、模拟、评价和精化系统行为,同时,Simulink和MATLAB之间的联系十分便捷,可以使用一个灵活的操作系和应用广泛的分析和设计工具。最后,除了可以使用Simulink建模和仿真之外,还可以通过其他软件联合来完成更多的分析任务,如CarSim、ADAMS、AMEsim等许多软件。
CarSim是专门针对车辆动力学的仿真软件,CarSim模型在计算机上运行的速度比实时快3-6倍,可以仿真车辆对驾驶员,路面及空气动力学输入的响应,主要用来预测和仿真汽车整车的操纵稳定性、制动性、平顺性、动力性和经济性,同时被广泛地应用于现代汽车控制系统的开发。CarSim可以方便灵活的定义试验环境和试验过程,详细的定义整车各系统的特性参数和特性文件。CarSim软件的主要功能如下:
●适用于以下车型的建模仿真:轿车、轻型货车、轻型多用途运输车及SUV;
●可分析车辆的动力性、燃油经济性、操纵稳定性、制动性及平顺性;
●可以通过软件如MATLAB,Excel等进行绘图和分析;
●可以图形曲线及三维动画形式观察仿真的结果;
●包括图形化数据管理界面,车辆模型求解器,绘图工具,三维动画回放工具,功率
谱分析模块;
●程序稳定可靠;
●软件可以实时的速度运行,支持硬件在环,CarSim软件可以扩展为CarSim RT,
CarSim RT 是实时车辆模型,提供与一些硬件实时系统的接口,可联合进行HIL
CarSim与Simulink联合仿真
CarSim与Simulink联合仿真
1 软件介绍
在MATLAB中,Simulink是用来建模、仿真和分析动态多维系统的交互工具。可以使用Simulink提供的标准模型库或者自行创建模型库,描述、模拟、评价和精化系统行为,同时,Simulink和MATLAB之间的联系十分便捷,可以使用一个灵活的操作系和应用广泛的分析和设计工具。最后,除了可以使用Simulink建模和仿真之外,还可以通过其他软件联合来完成更多的分析任务,如CarSim、ADAMS、AMEsim等许多软件。
CarSim是专门针对车辆动力学的仿真软件,CarSim模型在计算机上运行的速度比实时快3-6倍,可以仿真车辆对驾驶员,路面及空气动力学输入的响应,主要用来预测和仿真汽车整车的操纵稳定性、制动性、平顺性、动力性和经济性,同时被广泛地应用于现代汽车控制系统的开发。CarSim可以方便灵活的定义试验环境和试验过程,详细的定义整车各系统的特性参数和特性文件。CarSim软件的主要功能如下:
●适用于以下车型的建模仿真:轿车、轻型货车、轻型多用途运输车及SUV;
●可分析车辆的动力性、燃油经济性、操纵稳定性、制动性及平顺性;
●可以通过软件如MATLAB,Excel等进行绘图和分析;
●可以图形曲线及三维动画形式观察仿真的结果;
●包括图形化数据管理界面,车辆模型求解器,绘图工具,三维动画回放工具,功率
谱分析模块;
●程序稳定可靠;
●软件可以实时的速度运行,支持硬件在环,CarSim软件可以扩展为CarSim RT,
CarSim RT 是实时车辆模型,提供与一些硬件实时系统的接口,可联合进行HIL
基于simulink的车辆行驶控制系统建模与仿真
基于simulink的车辆行驶控制系统建
模与仿真
基于Simulink的车辆行驶控制系统建模与仿真汽车行驶控制系统是应用非常广泛的控制系统之一,其主要的目的是对汽车的速度进行合理的控制。系统的工作原理如下:经过速度操纵机构的位置发生改变以设置汽车的速度,再测量汽车当前的速度,并求取它与指定速度的差值,最后由速度差值信号驱动汽车产生相应的牵引力,并由此牵引力改变汽车的速度直到其速度稳定在指定的速度为止。本文采用Simulink建模,对行驶控制系统进行仿真,并采用Simulink自带的signal constraint模块对PID参数进行优化,仿真结果表明,该系统能在短时间内平稳的达到指定的速度,提高了汽车的操纵性。
1.汽车行驶控制系统的物理模型与数学描述
1)速度操纵机构的位置变换器
位置变换器是汽车行驶控制系统的输入部分,其目的是将速度操纵机构的位置转换为相应的速度,二者之间的数学关系如下所示:
其中x速度操纵机构的位置,v为与之相应的速度。
2)离散行驶控制器
行驶控制器是整个汽车行驶控制系统的核心部分。简单来说,其功能是根据汽车当前的速度与指定速度的差值,产生相应的牵引力。行驶控制器为一典型的PID控制器,其数学描述为:积分环节:
微分环节:
系统输出:
其中u(n)为系统的输入,相当于汽车当前速度与指定速度的差值。y(n)为系统输出,相当于汽车牵引力,x(n)为系统的状态。Kp,Ki,Kd为PID控制器的比例、积分与微分控制参数。
3)汽车动力机构
汽车动力机构是行驶控制系统的执行机构。其功能是在牵引力的作用下改变汽车的速度,使其达到指定的速度。牵引力与速度之间的关系为:
基于Simulink的车辆半主动悬架建模仿真及控制器设计
0引言
车辆的安全性、操作稳定性及乘坐舒适性是车辆在行驶过程中非常重要的性能指标,而悬架系统作为车辆的重要部分,对其有重要的影响。随着汽车技术的发展,车辆主动悬架慢慢地取代了被动悬架,而对于悬架控制器方面的设计也层出不穷。常用的主动悬架的控制方法有自适应控制、模糊控制、神经网络智能控制及最优控制等,而最优控制作为现代控制理论的核心,理论基础最为完善。通过线性最优控制算法,综合考虑悬架系统的各因素,设计一个半主动悬架最优控制策略,与被动悬架进行对比研究,从而起到对系统性能的改善。
1系统模型的建立
结合研究对象建立如图1所示1/4车辆简化模型。以牛顿运动定律为基础建立运动方程,
如下:
(1)
同时建立滤波高斯白噪声路面的输入数学模型,
如下:
(2)
式中,x g -路面的垂向位移(m );f 0-下截止频率(Hz );
G 0-路面不平度系数(m 3/cycle );ω-期望值为零的高斯白噪声;u-前进速度(m/s )。
由式(1)和式(2)将方程写成相应矩阵形式,可得系统
的空间状态方程:
(3
)(4)
式中
为系统的状态矢量,
其中x ̇b 为簧载质量速度;x b 为簧载质量位移;x ̇w 为非簧载质量速度;x w 为非簧载质量位移;x g 为路面位移;U 为作动器控制力输入矩阵;W
为白噪声输入矩阵。
2控制器设计
对于车辆悬架设计来说,主要性能指标有轮胎动位移(轮胎接地性);悬架动行程(影响车身布置及结构设计);车身垂向振动加速度(乘坐舒适性)。由此利用最优控制理论可设计控制器性能指标
的表达式如下:
(5)
式中q 1-轮胎动位移的加权系数,q 2-悬架动行程的加权系数,q 3-车身垂向振动加速度的加权系数,T-时域。从表达式中可以看出三个加权系数的选取决定了悬架性能的好坏,如果悬架系统目标为提高乘坐舒适性,则可选择车身垂向振动加速度较大的权值;若悬架系统目标为提高车辆的操作稳定性,则可选择轮胎动位移较大的权值。因此在本研究中选取车身垂向振动加速度的加权系数q 3=1。
基于CarsimSimulink联合仿真的分布式驱动电动汽车建模
基于CarsimSimulink联合仿真的分布式驱动电动
汽车建模
一、本文概述
随着电动汽车技术的快速发展,分布式驱动电动汽车(Distributed Drive Electric Vehicles, DDEV)因其高效能源利用、优越操控性能以及灵活的驱动方式,正逐渐成为新能源汽车领域的研究热点。为了更深入地理解和研究DDEV的动态特性与控制策略,建立精确的车辆模型是关键。本文旨在探讨基于Carsim与Simulink 联合仿真的分布式驱动电动汽车建模方法,以期在车辆动力学建模、控制策略优化和系统集成等方面提供有效的技术支撑。
本文首先介绍分布式驱动电动汽车的基本结构和特点,阐述其相较于传统车辆的优势。随后,详细介绍Carsim和Simulink两款软件在车辆建模和仿真分析方面的功能和特点,以及它们联合仿真的优势。接着,将重点介绍如何利用Carsim建立DDEV的车辆动力学模型,包括车辆动力学方程、轮胎模型、驱动系统模型等。将探讨如何利用Simulink构建DDEV的控制策略模型,包括驱动控制、制动控制、稳定性控制等。
在建立了DDEV的车辆动力学模型和控制策略模型后,本文将详
细阐述如何将这两个模型进行联合仿真,并分析仿真结果。通过对比分析不同控制策略下的车辆性能表现,验证所建模型的准确性和有效性。本文还将讨论分布式驱动电动汽车建模面临的挑战和未来的研究方向,为相关领域的研究者提供参考和借鉴。
二、Carsim软件介绍
Carsim是一款由密歇根大学开发的高级车辆动力学仿真软件,广泛应用于车辆控制、车辆动力学、主动和被动安全、电动和混合动力车辆以及先进的驾驶员辅助系统等领域的研究和开发。该软件以模块化的方式集成了车辆各个子系统的动力学模型,包括发动机、传动系统、制动系统、转向系统、悬挂系统、轮胎以及车身等。
simulink-汽车三自由度模型仿真
作业中演示了2个功能:
1.汽车三自由度模型
2.六面体的几何变换
汽车三自由度模型
在simulink中建立的模型如下:
3_DOFs vehicle molde:
并输入如下参数:m=3021;
a=1.84;
b=1.88;
m_f=172;
m_r=162;
m_b=2687;
h_b=0.488;
I_zz=10437;
g=9.8;
I_xx=1960;
d_f=-0.02;
d_r=0.03;
D_fai=3800;
k_fai=50000;
其它的参数由GUI界面控制。GUI与Simulink的联合
三维图形几何变换
六面体的生成
输入如下代码:a=[0;1;1;0];
b=[0;0;1;1];
c=[0;0;0;0];
d=[1;1;1;1];
x=[a a a a c d];
y=[b b c d a a];
z=[c d b b b b];
axes(handles.axes1);
axis equal tight
patch(x,y,z,1:6,'FaceAlpha',0.65); axis([0 2 0 2 0 2]);
view(3);
几何变换
平移:
a=[0;1;1;0];
b=[0;0;1;1];
c=[0;0;0;0];
d=[1;1;1;1];
x=[a a a a c d];
y=[b b c d a a];
z=[c d b b b b];
axes(handles.axes2);
h=patch(x,y,z,1:6,'FaceAlpha',0.65); axis equal tight
for i=0:1:50
X=x+i*1/50;
simulink仿真简单实例
simulink仿真简单实例
一、模拟环境
1、MATLAB/Simulink 设计环境:
在MATLAB中开发Simulink模型,仿真模拟系统,开发系统塑造都可以在这个环境下进行。
2、LabVIEW 设计环境:
LabVIEW允许你以基于可视化技术的开发环境(VI)来创建测试,模拟,监控系统,以及自动化系统的可视化界面。
二、仿真实例
1、基于MATLAB/Simulink的仿真实例:
(1)传统的PID控制器
这是一个利用PID控制器控制速度的例子。首先,建立一个简单的Simulink模型,包括PID控制器、电机和反馈器件。之后,你可以调整PID参数,以提高系统的控制能力。
(2)智能控制
这是一个基于智能控制算法的实例。通过使用神经网络,试图根据输入自动调整PID参数,使系统具有更强的控制能力。
2、基于LabVIEW的仿真实例:
(1)叉车仿真
这是一个使用LabVIEW来模拟电动叉车运行过程的实例。你可以模拟叉车的启动过程,叉车行驶过程,并开发出任意的叉车控制算法。
(2)汽车仿真
这是一个使用LabVIEW进行汽车模拟的实例。你可以模拟汽车的动力性能,并开发出任意类型的汽车控制算法,如路径规划算法,自动驾驶算法等。
车辆悬架 四分之一整车模型Simulink建模仿真-14车辆模型
车辆悬架
四分之一整车模型得Simulink建模与仿
真
车身质心加速度相对动载荷悬架动行程Simulink建模与
仿真
运用simulink中得状态空间模型计算四分之一车模型得,ACC,DTL与SWS。首先运用吴志成老师一片文献得方法利用simulink建立路面不平度模型,生成路面谱。
所运用得公式如下:ﻫ
利用上述式子得出路面不平度生成如下所示:
图1路面谱生成
因为选择得就是E级路面,40KM/h,因此增益2与3分别为,11、1111与8、5333。此外,限带白噪声功率得大小为白噪声得协方差与采样时间得乘积。又白噪声WE(t)得协方差满足下式:
此处为脉冲函数,并且选择采样时间为0、01s,则计算可得白噪声功率为8、9*10-3。计算得路面不平度均方根值为0、0531m。
四分之一车模型根据拉格朗日方程有下式:
状态空间模型:xb=z2xw=z1 kt=k1ks=k2 mb=m2mw=m1 xr=u 建立状态方程与输出方程,在此选取状态变量向量为:
输入向量为:
则输出向量为
建立如下得状态方程与输出方程:
解得A,B,C,D分别为:
将各个已知量代入即可得出具体得矩阵。从而有下面得simulink仿真:
图2 simulink仿真模型
图3 车身质心垂直加速度时域特性图(ACC)ACC得均方根值为3、99ms-2。
Acc得功率谱密度:
运用
[pxx,m]=psd(ddz2,512,100);
plot(m,pxx)
xlabel('频率/Hz')
ylabel('功率谱密度/(ms-2)^2/Hz')
title('acc功率谱密度')
基于MATLAB/Simulink的汽车平顺性的仿真模型(可编辑)
基于MATLAB/Simulink的汽车平顺性的仿真模型
摘要本文在分析平顺性的研究意义和研究内容的基础上,以数学仿真原理为理论基础,建立了以某经济型轿车为原型的整车八自由度汽车模型拉格朗日方程,并应用仿真软件
MATLAB/Simulink建立了汽车平顺性的仿真模型。按照国家标准模拟了不同车速下的汽车试验,得出了平顺性仿真在不同车速下时间域和频率域的仿真结果。
本文还参考了实车的平顺性试验,该试验参照国标GB/T4970?1996执行。在国家B级路面上以不同车速对驾驶员座椅、副驾驶员座椅和后排左侧座椅的垂直加速度信号进行了测量,得出了平顺性试验在时间域和频率域的结果。在汽车平顺性仿真与试验的基础上,文中对处理后的数据结果进行了比较分析,对试验所用汽车的平顺性作出了评价,给出了仿真与试验的相应结论。
关键词:平顺性,八自由度建模,路谱,MATLAB/Simulink
Abstract
This paper analyzes the significance of ride comfort and contents of research based on the principle of mathematical simulation based on the theory established by an economy car for the prototype vehicle eight degrees of freedom vehicle model Lagrange equation, and applying simulation software MATLAB / Simulink to establish a simulation model of
基于Simulink的14车辆悬架建模及仿真
AUTO PARTS | 汽车零部件
基于Simulink的1/4车辆悬架建模及仿真
郑丽辉1 张月忠2
1.衢州职业技术学院 机电工程学院 浙江省衢州市 324000
2.余姚朗德光电有限公司 浙江省宁波市 315400
摘 要: 本文以1/4车辆悬架为研究对象,根据悬架动力学理论,建立动力学微分方程。并在Matlab/Simulink环境下搭建路面激励模型和1/4悬架系统动力学仿真模型,对衡量悬架舒适性的车身加速度、悬架动行程、车轮动载荷三方面评价指标进行仿真研究,为悬架设计提供技术参考。
关键词:1/4车辆悬架 舒适性 仿真研究
1 引言
车辆悬架连接车身与车轮,传递两者之
间的作用力和力矩,并通过弹性元件和阻尼
元件的相互作用衰减不平路面引起的车辆振
动,提高车辆平顺性与舒适性。车辆悬架的
类型可划分为被动悬架、半主动悬架和主动
悬架三种,若悬架系统各元件的特性参数不
可调整的称为被动悬架,可调整的称为半主
动悬架,能根据控制反馈信号产生主动控制
力,适应路况和车况变化的称为主动悬架。
本文以1/4车辆悬架为研究对象,根据
其二自由度的简化力学模型建立微分方程,
并基于Matlab/Simulink建立了仿真模型。
以某车型悬架参数为例,在以带限白噪声模
拟的路面激励下,对衡量悬架舒适性的三方
面评价指标进行仿真研究,为悬架设计提供
技术参考。
2 1/4车辆悬架系统动力学模型
由于车辆结构的复杂性决定了车辆悬架
是多自由度互相耦合的非线性系统。为分析
问题方便,常将实车悬架模型简化成1/4车
辆悬架二自由度模型。简化过程作如下假设:
基于MatlabSimulink的电动汽车仿真模型设计与应用
基于MatlabSimulink的电动汽车仿真模型设计与
应用
一、本文概述
随着全球能源危机和环境污染问题的日益严重,电动汽车作为一种清洁、高效的交通工具,受到了越来越多的关注和推广。在电动汽车的研发过程中,仿真模型的建立与应用发挥着至关重要的作用。本文旨在探讨基于Matlab/Simulink的电动汽车仿真模型设计与应用,旨在为电动汽车的设计、优化和控制提供理论支持和实践指导。
本文将对电动汽车仿真模型的重要性进行阐述,指出其在电动汽车研发过程中的地位和作用。接着,将详细介绍Matlab/Simulink在电动汽车仿真模型设计中的应用,包括其强大的建模功能、灵活的仿真能力以及高效的算法处理能力等。
在此基础上,本文将重点讨论电动汽车仿真模型的设计方法。包括电动汽车动力系统的建模、控制系统的建模以及整车模型的集成等。将结合具体案例,对电动汽车仿真模型在实际应用中的效果进行展示和分析,以验证其有效性和可靠性。
本文还将对电动汽车仿真模型的发展趋势进行展望,探讨其在未来电动汽车研发中的潜在应用前景。通过本文的研究,希望能够为电
动汽车仿真模型的设计与应用提供有益的参考和启示,推动电动汽车技术的不断发展和进步。
二、电动汽车仿真模型设计基础
电动汽车(EV)仿真模型的设计是一个涉及多个学科领域的复杂过程,其中包括电力电子、控制理论、车辆动力学以及计算机建模等。在Matlab/Simulink环境中,电动汽车仿真模型的设计基础主要包括对车辆各子系统的理解和建模,以及如何利用Simulink提供的各种模块和工具箱进行模型的构建和仿真。
基于Simulink的混合动力车型动力经济性仿真模型
GB/T 19753-2013 GB/T 19750-2005 GB/T 18386-2017等
1. 概述
行业内采用的动力经济性仿真手段有:AVL Cruise、GT Drive、Carsim、Advisor等,但不论何种仿真手段在新能源车型仿真时, 都会存在一定的缺陷,最重要的缺陷就是,这些仿真软件并不具备完全的编程能力,或不具有开放的建模能力,很难涵盖行业内所有的 新能源技术路线及能量、功率管理策略。采用这些软件进行仿真时,大多需要与其他专门的控制策略编制软件联合仿真(线上或线下)。
[2] 实际上,作为其他仿真软件的策略编辑接口,Simulink所搭建的控制策略模型更应该称为是混动车型的动力经济性仿真核心模型。
汽车级Simulink建模与仿真
31
实战3:防抱死制动系统(ABS)
单轮制动数学模型:
v Vv / Rr
slip 1 w / v
dw I F f Rr Tb dt dV m v Ff dt
Ff
Fz
1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0
v
Vv
Tb
Rr
Ff Fz
车辆典型部件Simulink建模仿真
(车辆工程专业)
内容概览
1. 2. 3. 4. 5. 引例:用 Simulink 对微分方程建模仿真 一个发动机模型 离合器接合/分离模型 防抱死制动系统(ABS) 半车模型悬架系统
2
引例
用 Simulink 对下列微分方程进行建模仿真
x 2 x u (u 为常数)
pitch torque theta dottheta z dotz front force
pitch torque theta dottheta z dotz rear force
front suspension
Ff
Fr
rear suspension
44
实战4:半车模型悬架系统
15 10 5 0 -5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x 10
参数定义:
Tf
22
实战2:离合器接合/分离模型
simulink三自由度汽车模型仿真
作业中演示了3个功能:汽车三自由度模型,单摆运动的动画,六面体的几何变换。
汽车三自由度模型
查找到的一个汽车三自由度模型如下:
将高阶的参数放在左边,经过变形后如下:
φββδφφβδY r MV Y Y MV Y h M r s +-++-=)(.
.. φβφδφβδN r N N I N r I r xz z ++++=..
.
hVr M p L L r I I hV M s p xz x s s -+++-=φφβφ....
在simulink 中建立的模型如下:
并输入如下参数:I_z=10437;
I_xz=0;
s_I_x=1960;
G_s=2687*9.8; C_f1=100620;
C_f2=32755;
yf=-5300;
h1=0.012;
h2=0.015;
f=0.016;
Y_dt=-k1;
Y_bt=k1+k2;
Y_r=(a*k1-b*k2)/V;
Y_f=yf;
N_dt=-k1*a-k1*h1*f;
N_bt=a*k1-b*k2+(k1*h1+k2*h2)*f;
N_r=(k1*a*a+k2*b*b+(k1*a*h1-k2*b*h2)*f)/V; N_f=a*yf+f*(C_f1+C_f2+h1*yf);
L_f=G_s*h-C_f1-C_f2;
L_p=-6864;
其它的参数由GUI界面控制。
GUI与Simulink的联合
设计好的GUI界面如下:
在“确认”按钮的Callback下输入如下代码:
M=str2double(get(handles.edit_M,'String'));
V=str2double(get(handles.edit_V,'String'));
simulink实例(有好多实例)讲解学习
v v0 gt, v0 15m / s
h v 0.5gt 2 , h0 10m
Simulink仿真实例
其中, v 为球的速度, v0为球的初始速
真2020年3月16日星期一
Simulink仿真实例
运动方程式为
Mx kx bx 0
构建的模型为
真2020年3月16日星期一
Simulink仿真实例
因有阻尼器存在,故箱子最终会停止运 动。
真2020年3月16日星期一
Simulink仿真实例
例题4,下图所示简单的单摆系统,假 设杆的长度为L,且质量不计,钢球的质量为 m.单摆的运动可以以线性的微分方程式来 近似,但事实上系统的行为是非线性的,而 且存在粘滞阻尼,假设粘滞阻尼系数为 bkg/ms-1.
真2020年3月16日星期一
Simulink仿真实例
单摆系统的运动方程式为
mg sin bL mL
选取b=0.03,g=9.8,L=0.8,m=0.3,所构 建的模型
真2020年3月16日星期一
Simulink仿真实例
真2020年3月16日星期一
Simulink仿真实例
例题5:蹦极跳系统:当你系着弹力 绳从桥上跳下来时,会发生什么?这里, 以蹦极跳作为一个连续系统的例子。
例题7,模型和模块的属性中包含回调函 数。下图是蹦极跳的模型方块图,当运行这 个模型时,并不需要设置参数,这是因为蹦 极模型文件中先执行回调函数。
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a
3
基本步骤
1. 启动 MATLAB
2. 启动 Simulink
3. 新建一个模型
4. 保存模型
5. 选择合适的模块
6. 模块操作
7. 信号线操作
8. 仿真参数设置
9. 开始仿真
wenku.baidu.com
a
4
扩展步骤
1. 示波器设置 2. 多个示波器分别显示多条曲线 3. 在一个示波器中显示多条曲线
a
5
实战1:一个发动机模型
说明
0
0
0
0
保持分离态
0
0
1
1
保持接合态
0
1
0
0
保持分离态
0
1
1
0
切换至分离态
1
0
0
1
切换至接合态
1
0
1
1
保持接合态
1
1
0
1
切换至接合态
1
1
1 a0
切换至分离态
25
实战2:离合器接合/分离模型
基本模块介绍:
使能子系统:当使能端口的控制信号为正时,子系统 执行(sys_enable.mdl);
触发子系统:子系统只在触发事件发生的时刻执行, 并保持该时刻的输出直至下一次触发事 件发生(sys_trigger.mdl);
N
dotmao
1
s
Pm
mao
part5
Terminator3
Integrator
Terminator
T_load part2
a
T_eng N
T_load
part7
N
edge180
valve timing
ma T_eng
N
part6 30/pi
Gain
mass(k)
mass(k+1)
trigger
compression
逻辑运算“NOT”:(sys_not.mdl);
Scope1 Scope
18
实战1:一个发动机模型
发动机转速闭环控制
发动机转速曲线 负载扭矩曲线
节气门开度曲线
a
19
作业
建立一个完整的带 PI 转速控制器的 Simulink 发动机模型(可参考 enginewc.mdl) 。
a
20
实战2:离合器接合/分离模型
一个离合器集中参数模型
a
21
实战2:离合器接合/分离模型
Trigger
Logic & Bit Op. Continuous Discontinuites Discrete Signal Attributes User-Defined Fcn Ports & Subsystems Ports & Subsystems Ports & Subsystems Ports & Subsystems
Scope1
15
Scope
实战1:一个发动机模型
仿真结果分析:
1. 负载减小,发动机转速升高并趋于稳定; 2. 节气门开度增加,发动机转速升高并趋于稳定; 3. 负载增大,发动机转速下降并趋于稳定。
2
3
1 发动机转速曲线
a
16
实战1:一个发动机模型
发动机转速闭环控制
加入一个离散控制器(PI控制器),通过一个快速节 气门执行器调节发动机转速,使得负载转矩的变化对 发动机转速的影响最小。
a
9
实战1:一个发动机模型
6. 发动机扭矩:
a
10
实战1:一个发动机模型
7. 发动机角加速度:
a
11
实战1:一个发动机模型
用到的模块一览:
1. 常量
Constant
2. 阶跃
Step
3. 示波器
Scope
4. 终端
Terminator
5. 增益
Gain
6. 加减
Sum
7. 乘除
Product
8. 求最值
a
17
实战1:一个发动机模型
发动机
转速闭
speed set point
环控制
模型
Desired rpm Throttle setting
N
PI controller
theta
dotmai
Pm
mai
part3
Terminator1
dotmai dotPm
dotmao
Pm
part4
Terminator2
根据下列数学模型,用 Simulink 建模仿真。
1. 节气门开度(输入):
2. 负载扭矩(输入):
a
6
实战1:一个发动机模型
3. 进入进气歧管的空气质量速度:
a
7
实战1:一个发动机模型
4. 进气歧管的压力变化速度:
a
8
实战1:一个发动机模型
5. 离开进气歧管的空气质量速度(即进入气缸的空 气质量速度):
参数定义:
Tf
a
22
实战2:离合器接合/分离模型
摩擦扭矩:
最大动摩擦扭矩:
最大静摩擦扭矩:
对于非金属材 料的当量半径
a
23
实战2:离合器接合/分离模型
离合器保持接合所需要的摩擦扭矩:
a
24
实战2:离合器接合/分离模型
接合/分离的有限状态机(FSM):
接合条件 分离条件 原状态 执行动作 lock unlock mem locked
第5章 Simulink仿真实战
——车辆典型部件建模仿真
(10学时)
a
1
内容概览
1. 引例:用 Simulink 对微分方程建模仿真 2. 一个发动机模型 3. 离合器接合/分离模型 4. 防抱死制动系统(ABS) 5. 半车模型悬架系统
a
2
引例
用 Simulink 对下列微分方程进行建模仿真
x 2xu(u 为常数)
a
12
实战1:一个发动机模型
用到的模块一览:
1. 关系运算符 Relational Op.
2. 积分器
Integrator
3. 饱和环节
Saturation
4. 单位延迟
Unit Delay
5. 初始条件
IC
6. 函数
Fcn
7. 子系统
SubSystem
8. 输入
In1
9. 输出
Out1
10. 触发器
MinMax
9. 判正负
Sign
10. 汇总器
Mux
11. 开关
Switch
Sources Sources Sinks Sinks Math Operations Math Operations Math Operations Math Operations Math Operations Signal Routing Signal Routing
dotmao
1
s
Pm
mao
part5
Terminator3
Integrator
Terminator
T_load part2
T_eng N
T_load
part7
a
N
edge180
valve timing
ma T_eng
N
part6 30/pi
Gain
mass(k)
mass(k+1)
trigger
compression
a
13
作业
完成各个子系统的建模。下节课将这些子系统 组装成一个完整的发动机模型。
a
14
实战1:一个发动机模型
Simulink throttle
模型:
part1
theta
dotmai
Pm
mai
part3
Terminator1
dotmai dotPm
dotmao
Pm
part4
Terminator2
N