基于ADAMS与MATLAB的EPS联合仿真应用与试验_盛德浩
基于Adams与Matlab的汽车电动助力转向系统的联合仿真
基于Adams与Matlab的汽车电动助力转向系统的联合仿真一、本文概述随着汽车工业的快速发展和环保理念的深入人心,电动汽车在全球范围内得到了广泛的关注和研究。
电动助力转向系统(EPS)作为电动汽车的重要组成部分,其性能直接影响到车辆的操控性和安全性。
对电动助力转向系统进行深入研究,优化其设计,提高其性能,对于推动电动汽车的发展具有重要意义。
本文旨在通过Adams与Matlab的联合仿真,对汽车电动助力转向系统进行深入研究。
介绍了电动助力转向系统的基本原理和结构,分析了其在实际应用中的挑战和难点。
详细阐述了Adams和Matlab在电动助力转向系统仿真中的应用,包括模型的建立、仿真参数的设置、仿真结果的获取和分析等。
通过Adams进行机械系统的运动学和动力学仿真,结合Matlab进行控制系统设计和优化,实现了对电动助力转向系统的全面仿真分析。
本文的研究方法结合了仿真模拟和理论分析,旨在通过联合仿真,对电动助力转向系统的性能进行深入挖掘和优化。
通过对比不同参数和设计方案下的仿真结果,本文为电动助力转向系统的设计和优化提供了有价值的参考。
本文的研究不仅有助于加深对电动助力转向系统的理解,也为电动汽车的发展提供了有益的探索和实践。
通过Adams与Matlab的联合仿真,我们可以更加准确地预测和优化电动助力转向系统的性能,为电动汽车的安全性和操控性提供有力保障。
二、汽车电动助力转向系统概述汽车电动助力转向系统(Electric Power Steering,简称EPS)是一种通过电动机提供辅助转向力矩的先进转向系统。
该系统主要由转向传感器、车速传感器、扭矩传感器、电子控制单元(ECU)和助力电机等组成。
EPS系统的核心在于电子控制单元,它可以根据驾驶员的转向意图、车速以及转向力矩等因素,实时计算出所需的辅助转向力矩,并通过助力电机为驾驶员提供适当的助力。
与传统的液压助力转向系统(Hydraulic Power Steering,简称HPS)相比,EPS系统具有诸多优势。
基于ADAMS和Matlab的协同仿真及分析
基于ADAMS和Matlab的协同仿真及分析摘要: 应用多体动力学仿真软件ADAMS/Control和强大的控制系统仿真软件Matlab/Simulink进行机械系统和控制系统的协同仿真研究。
以雷达天线为实例,Matlab中输出的控制力矩为机械模型的输入参数,机械模型的天线仰角和电机转速为输出,形成一个闭环系统。
结果表明,利用ADAMS和Matlab进行机械系统和控制系统协同仿真,可以为机电产品的系统动态仿真分析提供有效手段。
关键词: ADAMS; Matlab; 协同仿真复杂产品的开发设计过程通常分为液压、机械、电子、控制等不同子系统,各子系统采用各自领域内的商用仿真软件进行单点仿真[1]。
但单点仿真并不能真实地反映整个系统之间的相互影响,而且当某个系统的参数有变动时,各子系统都要重新设计。
而虚拟样机技术的发展为复杂产品进行精确仿真提供了有效的支持。
虚拟样机技术是一种基于计算机仿真的产品数字化设计方法,涉及到多体运动学与动力学等技术,是在CAX(如CAD、CAE、CAM 等)/DFX(如DFA、DFM等)技术基础上的发展,进一步融合了信息技术、先进制造技术和先进仿真技术,并将这些技术应用于复杂产品的全生命周期[2]。
利用虚拟样机代替物理样机对产品进行创新设计、测试和评估,可缩短开发周期,降低成本。
雷达天线是一种典型的机电一体化产品,利用虚拟样机技术对机械系统和控制系统协同仿真,在可视化的环境下观察控制系统和机械系统的相互影响,输出多种仿真结果。
本文基于ADAMS的强大的动力学仿真建模功能和Matlab/Simulink强大的控制仿真功能,利用ADAMS建立了雷达天线机械模型,并在Matlab/Simulink中设计了控制器,结合在ADAMS中建立雷达天线机械模型,最终建立了基于ADAMS和Matlab的协同仿真模型,通过协同仿真可保证雷达天线达到预定仰角位置,稳定系统。
1 机械系统的虚拟建模本文利用ADAMS/View对雷达天线进行建模。
关于ADAMS与Matlab联合仿真的讨论
发表于 2006-3-12 19:56 资料 个人空间 短消息 加为好友请教:在CAR 中进行联合仿真的问题!!请教:如何直接使用标准模块中的整车模型进行联合仿真控制? 我研究的重点是操纵稳定性控制(ADAMS 和matlab/simulink 联合控制),而标准模块中的车辆模型已经很成熟,更接近实际汽车模型,所以想直接引用。
根据VIEW 中的“雷达”这一例子,是需要定义输入和输出状态变量(要用build —system elements —state variable 进行定义),而CAR 中是没有这一选项的,既然能将Control 模块装到CAR 中,为什么就不能定义状态变量? 通过修改acar.cfg 文件,已经能使view 和car 互通了,在car 中的view 界面下已有build —system elements —state variable 选项,请问,可以在这里进行定义吗?期望您的指教!引用 报告 回复honeyjuneni 新手会员UID 75478 精华 0 积分 1 帖子 80 贡献积分 2 阅读权限 10 注册 2004-10-13 状态 离线#2 大 中 小使用道具发表于 2006-3-13 12:45 资料 个人空间 短消息 加为好友Re:请教:在CAR 中进行联合仿真的问题!! 怎么每人理我啊?到底能不能直接在standard interface 中利用shared 的整车模型与matlab 进行联合仿真?引用 报告 回复summitxu 新手会员UID 42325 精华 0 积分 1 帖子 48 贡献积分 0 阅读权限 10注册 2004-3-30状态 离线 #3 大 中 小使用道具发表于 2006-3-13 18:39 资料 个人空间 短消息 加为好友Re:请教:在CAR 中进行联合仿真的问题!!你必须在template 下先定义输入输出变量,那样才可以联合仿真。
ADAMS与Matlab联合仿真例子
7.1ADAMS/Controls使用实例本实例以MATLAB作为外部控制程序,以偏心连杆模型为例,讲解ADAMS与MA TLAB的联合仿真过程。
主要包括创建机械系统模型、模型参数设置、建立MA TLAB控制模型以及结果后处理四个步骤。
机械模型建立、模型参数设置这两步为了导出一个可在MA TLAB软件Simulink 中使用的模块,这个模块包含了所建立ADAMS模型的信息参数,并有输入输出接口。
利用这个模块在MALTAB中建立控制系统,就可以控制ADAMS模型,在仿真结束后,可以直接在MATLAB 中得到所需的数据结果进行后处理。
偏心连杆的形心与大地以铰链相连,连杆可以绕着铰链转动。
连杆右端连接有一个小球,由于小球的存在,使整个机构的质心与形心不重合,若在连杆左端没有力矩作用,连杆将做顺时针运动。
本例通过测量连杆运动的角速度、角度,对左端力矩的大小进行不断控制,最终使连杆相对平衡,即其角速度为零。
图7-22偏心连杆模型以下将详细介绍联合仿真的详细步骤。
通过本实例的学习,能够详细了解ADAMS软件与MA TLAB联合控制的使用方法。
7.2.1 创建机械系统模型1、设置单位启动ADAMS/View,选择新模型,在模型名输入MODEL_1。
选择菜单栏【Settings】→【Units】命令,设置模型物理量单位,将单位设置成MMKS,长度和力的单位设置成毫米和牛顿,如图7-23所示:图7-23设置模型物理量单位2、创建连杆单击几何工具包中的连杆按钮,将连杆参数设置为Length=400,Width=20,Depth=20,然后在图形区水平拖动鼠标,创建一个连杆,如图7-24。
图7-24创建连杆3、创建旋转副单击运动副工具包中的旋转副按钮,将旋转副的参数设置为1 Location和Normal to gird,单击连杆质心处的Marker点,将连杆和大地关联起来,如图7-25所示。
图7-25创建旋转副4、创建球体单击几何工具包中的球体按钮,将球体的选项设置为Add to Part,半径设置为20,然后在图形区单击连杆,再单击连杆右侧处的Marker点,将球体加入到连杆上,如图7-26所示。
ADAMS+matlab联合仿真
一、ADAMS /Controls模块ADAMS /Controls是ADAMS其他模块如ADAMS/View,ADAMS/Car,ADAMS/solver等的插件模块,为建立的模型添加控制系统。
通过ADAMS/Controls 模块,可以将机械系统仿真分析工具同控制设计仿真软件MATLAB,EASY5,MATRIX等有机地连接起来,实现以下功能。
(1)将复杂的控制系统添加到机械系统模型中,然后对机电一体化进行联合分析。
(2)直接利用ADAMS程序创建控制系统分析中的机械系统仿真模型,而不需要使用数学公式建模。
(3)在ADAMS环境或控制应用程序环境获得机电联合仿真结果。
ADAMS /Controls控制系统可以有两种使用方式:●交互式:在ADAMS/Car, ADAMS /Chassis,ADAMS/Rail, ADAMS/View等模块中添加ADAMS /Controls,通过运动仿真查看控制系统和模型结构变化的效果。
●批处理式:为了获得更快的仿真结果,直接利用ADAMS /Solver这个强有力的分析工具运行ADAMS /Controls。
设计ADAMS/Controls控制系统主要分为4个步骤:1.建模:机械系统模型既可以在ADAMS /Controls下直接建立,也可以外部输入已经建好的模型。
模型要完整包括所需的所有几何条件、约束、力以及测量等。
2.确定输入输出:确定ADAMS 输入输出变量,可以在ADAMS和控制软件之间形成闭环回路。
3.建立控制模型:通过一些控制软件如Matlab、Easy5或者Matrix等建立控制系统模型,并将其与ADAMS机械系统连接起来。
4.仿真模型:使用交互式或批处理式进行仿真机械系统与控制系统连接在一起的模型。
二、MA TLAB/Simulink工具箱MA TLAB是MathWorks公司开发的软件,具有很多工具箱,其中Simulink工具箱,可以应用于对动态系统进行仿真和分析,他可以处理的系统包括:线性、非线性系统;离散、连续及混合系统;单任务、多任务离散事件系统。
ADAMS与Matlab联合仿真要点
7.1机械夹紧机构建模使用实例机械系统建模实例将创建一种机械夹紧机构模型,是阿波罗登月计划中用于夹紧登月舱和宇宙飞船的十二个夹紧机构之一。
夹紧机构包括:摇臂(Pivot)、手柄(Handle)、锁钩(Hook)、连杆(Slider)和固定块(ground Block)等物体。
夹紧机构的工作原理是:如图7-1所示,在夹紧机构手柄(Handle)处施加一个作用力,驱动机构运动,使其锁钩(Hook)处产生十倍于作用力的夹紧力,用于夹紧登月舱和宇宙飞船。
夹紧机构的设计要求是:至少产生800N的夹紧力;施加在手柄上的力应不大于80N;释放手柄的力应最小;在振动环境中夹紧机构应安全可靠。
手柄Handle锁钩Hook图7-1 夹紧机构三维模型图以下将从创建几何构件、添加约束、添加载荷及结果后处理等几个方面详细介绍机械夹紧机构模型的建立。
通过本实例的学习,能够详细了解ADAMS软件设计流程及使用方法。
7.1.1创建几何构件1、创建新模型本实例将使用ADAMS/View的零件库、约束库和力库创建夹紧机构模型。
首先打开ADAMS/View,选择“Create a new model”,模型名称(Model Name):Latch,点击OK,创建新模型完毕。
其它设置如图7-2所示:图7-2 创建新模型2、设置工作环境选择菜单栏【Settings】→【Units】命令,设置模型物理量单位,如图7-3所示:图7-3设置模型物理量单位选择菜单栏【Settings】→【Working Grid】命令,设置工作网格,如图7-4所示:图7-4设置工作网格3、创建设计点设计点是几何构件形状设计和位置定位的参考点。
本实例将通过设计点列表编辑器创建几何构件模型所需要的全部设计点。
选择并点击几何模型库(Geometric Modeling)中的点(Point),下拉菜单选择(Add to Ground)、(Don’t Attach),并单击Point Table列表编辑器,创建并生成Point_1、Point_2等六个设计点,如图7-5、图7-6所示:图7-5设计点列表编辑器图7-6创建设计点4、创建摇臂(Pivot)选择并点击几何模型库(Geometric Modeling)中的平板(Plate),设置平板厚度值(Thickness)为1,圆角半径(Radius)为1,用鼠标左键选择设计点:Point_1、Point_2、Point_3,按鼠标右键完成摇臂(Pivot)的创建,将其重新命名(Rename)为Pivot,如图7-7所示:图7-7创建摇臂5、创建手柄(Handle)选择并点击几何模型库(Geometric Modeling)中的连杆(Link),用鼠标左键选择设计点:Point_3和Point_4,完成手柄(Handle)的创建,将其重新命名(Rename)为Handle,如图7-8所示:图7-8创建手柄6、创建锁钩(Hook)选择并点击几何模型库(Geometric Modeling)中的拉伸体(Extrusion),选择“New Part”和“Clsoed”,拉伸体长度(Lengh)设为1,用鼠标左键选择表7-1所示的11个位置,按鼠标右键完成锁钩的创建,将其重新命名(Rename)为Hook,如图7-9示:表7-1锁钩节点坐标X坐标Y坐标Z坐标1 5 3 02 3 5 03 -6 6 04 -14 6 05 -15 5 06 -15 3 07 -14 1 08 -12 1 09 -12 3 010 -5 3 011 4 2 0图7-9创建锁钩7、创建连杆(Slider)选择并点击几何模型库(Geometric Modeling)中的连杆(Link),用鼠标左键选择设计点:Point_5和Point_6,完成连杆(Slider)的创建,将其重新命名(Rename)为Slider,如图7-10所示:图7-10创建连杆8、创建固定块(Ground Block)选择并点击几何模型库(Geometric Modeling)中的长方体(Box),选择“On Ground”,使其与大地(Ground)固结在一起,按下图创建固定体用鼠标左键选择设计点:Point_5和Point_6,完成连杆(Slider)的创建,将其重新命名(Rename)为Slider,如图7-11所示:图7-11创建固定块7.1.2添加约束1、添加旋转约束副选择并点击约束库(Joints)中的旋转副(Revolute Joints);选择“1 Location”(一个位置),“Normal To Grid”(垂直于工作网络),用鼠标左键选择Point_1,创建摇臂和大地的约束副;选择“2 Bodies - 1 Location”(两个物体一个位置),“Normal To Grid”(垂直于工作网络),选择摇臂和锁钩两个物体,左键选择Point_2,创建摇臂和锁钩的约束副;同理选择摇臂和手柄,位置为Point_3,手柄和连杆,位置为Point_5,创建摇臂和手柄、手柄和连杆的旋转约束副。
adams和matlab的联合仿真心得
adams和matlab的联合仿真⼼得经过反复查阅资料和⽆数次尝试,终于初步实现了adams和matlab的联合仿真,放在这⾥,⼀为备忘,⼆为纪念。
*:\MSC.Software\MSC.ADAMS\2005\controls\examples中的ball_beam为例,以下为详细步骤:1、将ball_beam⽂件夹拷贝到任⼀位置,在adams/aview中以"importa file"打开"ball_beam.cmd"。
2、假定已经完成adams的建模、约束和⼒的添加。
3、创建输⼊状态变量:my_torquebuild ->state elements ->state varilable ->new:在name栏内填写“my_torque”。
ok退出。
在主界⾯中需要连接输⼊状态变量的⼒矩标⽰上右点选择"Torque:*** ->modify",在function栏后点击"function builder"按钮,填写函数VARVAL(.ball_beam.my_torque),然后ok退出。
⾄此,完成了“从 my_torque 中获取⼒矩值”的关键⼀步,控制软件matlab到adams的输⼊通道构建完毕。
4、检验定义的状态变量:build ->state elements ->state varilable ->modify中选取my_torque,在F(time..)栏任意填写⼀给定,在主界⾯右点然后使⽤“measure"进⾏某参数值的量测,进⾏仿真判断输出变量设置,完成后改回零值。
5、创建输出状态变量:my_angle, my_positionbuild ->state elements ->state varilable ->new:在name栏内填写“my_angle”。
adams与matlab联合仿真例子(正确没商量)
Adams与Matlab联合仿真例子作者寄语:这个文件是基于李增刚《adams入门详解与实例》一书中,Adams与Matlab联合仿真的例子,以及一个名为《2013版ADAMS与Matlab联合仿真(绝对正确版)》的pdf文件上修改来,为了方便起见,用了一些复制、粘贴,所以中间的一些过程会和这两个文件有所重合,不要惊讶,也不要吐槽。
做这个例子的目的,是站在一个普通学习者的角度,介绍联合仿真,和众多学习adams的人共勉。
我的结论是:以上两个例子中的结果并不矛盾,都是正确的,基本上看了我的例子后,他们的也就懂了。
李增刚第236页开始。
《2013版ADAMS与Matlab联合仿真(绝对正确版)》1、知识储备以上两个例子都用到了PID控制(比例(proportion)、积分(integral)、微分(derivative)控制器)比例就是对误差乘以一个系数积分就是对误差积分然后再乘以一个系数微分是对误差求导注意我的模型,上面是角速度Angle velocity,下面是角度angle,这里的积分是对angle进行积分,导致上面两个例子的不同也就在这,这个地方尤其要注意,不要上下搞反了。
表示的是对angle乘以一个系数,这里选了1,为比例调节,即P调节。
就是对angle的积分,(就是累加的意思),即I调节,然后乘以了系数1。
因为输出的是角速度,角速度就是angle的微分的,所以不用做什么操作,后面乘以了一个系数1。
然后这三个相加起来作为反馈调节,所以用了这个模块,这个表示累减。
将角度值送到Matlab的workspace工作空间,这个表示把时间送到workspace中去,因为角度这里是角度与时间的函数。
注意:这些模块不是必要模块,我只是为了做对比而加上去的,去掉不会对仿真产生影响,但是如果要加的话这两个模块缺一不可。
我的软件是adams2012与Matlab 7.12.0(R2011a)。
现在进入正题1、设置单位启动ADAMS/View,选择新模型,在模型名输入link。
(完整版)Matlab与adams联合仿真+仿真结果动画的保存与后处理
Matlab与adams联合仿真实例本实例以matlab为外部控制程序,使用PID算法控制偏心杆的摆动,使偏心杆平衡到指定位置。
1.在adams/view中建立偏心杆模型图1 偏心杆模型1)新建模型如图所示,将Units设置为MMKS。
设置自己的Working Directory,这里设置为C:\adams\exercise。
点击OK按钮。
图2 新建模型对话框2)创建连杆设置连杆参数为Length=400,Width=20,Depth=20,创建如图所示的连杆。
图3 创建连杆3)创建转动幅在连杆质心MARKER点处创建转动幅,旋转副的参数设置为1Location和Normal To grid将连杆与大地相连。
图4 创建转动幅4)创建球体球体选项设置为Add to part,半径设置为20,单击连杆右侧Marker点,将球体添加到连杆上图5 创建球体5)创建单分量力矩单击Forces>Create a Torque(Single Component)Applied Forces,设置为Space Fixed,Normal to Grid,将Characteristic设置为Constant,勾选Torque并输入0,单击连杆,再点击连杆左侧的Marker点,在连杆上创建一个单分量力矩。
图6 创建单分量力矩2.模型参数设置1)创建状态变量图7 新建状态变量点击图上所示得按钮,弹出创建状态变量对话框,创建输入状态变量Torque,将Name 修改为.MODEL_1.Torque。
图8 新建输入状态变量Torque再分别创建状态变量Angel和Velocity(后面所设计控制系统为角度PID控制,反馈变量为Angel,Velocity为Angel对时间求导,不需要变量Velocity,这里设置Velocity是为了展示多个变量的创建)。
设置Angel的函数AZ(MARKER_3,MARKER_4)*180/PI,Velocity的函数为WZ(MARKER_3,MARKER_4)*180/PI。
基于MATLAB和ADAMS的汽车ESP联合仿真
摘要汽车电子稳定程序系统ESP是一种新型主动安全控制系统,也是最近几年汽车安全领域研究的热点。
这种新型系统能够根据汽车驾驶员的意图和路面状况主动的控制汽车的运动,避免危险状况的发生,提高行驶安全性。
本文首先对ESP的稳定控制原理进行了分析,并利用Matlab/simulink 建立了汽车二自由度模型,得到汽车在行驶中理论的横摆角速度和质心侧偏角,然后在Adams/Car建立了汽车整车模型,并对该模型进行了仿真试验,以便为后续的实验研究提供准确的模型。
在控制方面选用PID控制,以横摆角速度和质心侧偏角的误差作为输入,把调整汽车稳定所需要的力矩作为输出。
用Adams/Control将汽车模型和Simulink连接后,又对整车车进行了转向盘阶跃模拟试验,试验结果表明配有ESP系统的汽车有比较好的路径保持能力,转弯半径明显减小,且横摆角速度和质心侧偏角都能得到较好的控制。
由此可以看出ESP确实能较好的改善汽车操纵稳定性和汽车行驶的安全性。
关键词:汽车;ESP;二自由度模型;PID控制;联合仿真。
参考设计材料,包含项目源代码,屏幕录像指导、项目运行截图、项目设计说明书、任务书、报告书以及文献参AbstractESP Electronic Stability Program system is a new active safety control system. In recent years it also became the hot field of automotive safety research. The new system based on the intention of driver can actively control and road conditions motorists sports car, to avoid dangerous situations and improve driving safety.The ESP stability control principle is analyzed at first,and the two degree of freedom model car is also established by Matlab / Simulink .From it getting the theory of yaw rate and lateral sideslip angle, then Adams / car automobile model was established. At last a simulation experiment is made on this model in order to provide an accurate model for the subsequent experimental study. As control ,the PID control is used and the yaw rate and sideslip angle error are used as input, the torque required to adjust the car stable as output.With Adams / Control after the car model and Simulink connection, and carried out on the vehicle steering wheel vehicle simulation step.The results showed that the car is equipped with ESP systems ability to maintain a relatively good path, turning radius is significantly reduced, and the yaw rate and sideslip angle can be better controlled. It can be seen that ESP really can better improve vehicle handling and stability and safety of cars.Key words: Vehicle; ESP; Two degrees of freedom model ; PID control;C o-simulation;参考设计材料,包含项目源代码,屏幕录像指导、项目运行截图、项目设计说明书、任务书、报告书以及文献参目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 研究ESP的背景和意义 (1)1.2 ESP系统的关键技术 (2)1.3 国内外ESP 系统研究 (3)1.4本文研究的主要内容 (8)2 ESP系统的基本理论 (9)2.1汽车失稳的原因分析 (9)2.2 ESP系统的介绍 (11)2.3 ESP系统的控制策略分析 (13)2.4本章小结 (15)3 汽车模型的建立 (16)3.1 相关软件的介绍 (16)3.2 影响汽车稳定性的参数 (21)3.3 汽车参考模型的建立 (22)3.4 Adams/Car汽车模型的建立 (24)3.5整车模型的检验 (28)3.6本章小结 (30)4 基于汽车ESP控制系统的设计 (31)4.1 ESP系统控制系统的分析 (32)4.2 PID控制系统 (34)4.3 本章小结 (41)参考设计材料,包含项目源代码,屏幕录像指导、项目运行截图、项目设计说明书、任务书、报告书以及文献参5 基于Adams和Matlab 的汽车ESP联合仿真 (42)5.1联合仿真的简介 (42)5.2导入Adams子系统模型 (43)5.3 PID控制的ESP仿真模型的建立与分析 (46)5.5 本章小结 (49)6 结论与展望 (50)参考文献 (52)致谢 (54)附录 (55)参考设计材料,包含项目源代码,屏幕录像指导、项目运行截图、项目设计说明书、任务书、报告书以及文献参参考设计材料,包含项目源代码,屏幕录像指导、项目运行截图、项目设计说明书、任务书、报告书以及文献参1 绪论1.1 研究ESP的背景和意义在现代社会中,汽车在我们的日常生活中充当着重要角色,成为人们日常工作生活不可或缺的工具,相应的汽车的安全性也越来越受到人们的关注。
基于ADAMS和MATLAB的汽车操纵稳定性联合仿真
力 ; 为 附加力 矩 。 前 馈 补 偿 (edow r o estn 控 制 器 FefradC mpnai ) o ( 3是 用来使 质 心侧 偏角 趋 近于 0 为 了实现 此 图 ) 。 目的 ,作 为控 制输 入 的横 摆 力矩 和 前轮 转 角之 间
1仿 真 系统 模 型
11 . AD MS C r 车模 型 A / a整
收稿 日期 :0 2 0 — 5 2 1- 5 1
第5 0卷第 8 期
王行 等:基于 A A D MS和 M T A A L B的汽车操纵稳定性联合仿真
3 9
设计反馈 控制补偿器 (edow r ot l r F efradC nr l ) oe 能使车辆模型很好 地跟踪期望 的理想模 型 ,并 有效
X= X B I+ 。 A + M ̄砸
选取软件 自带的各子系统和修改后的车身子
系 统 组 装 为 整 车 模 型 [。 数 界 面 和 整 车 模 型 如 1参 1
表 1 图 1 示。 和 所 12 车辆 控制 模块 设计 .
为提高 车辆 的操 纵稳 定性 , 使质 心侧偏 角 和 须
基 于 AD AMS和 MAT AB的 L
汽车操纵稳定性联合仿真
王行 , 阳林 , 贺绍华 ,夕 & 旦 -才望 Z
( 10 6广东省 广州市 广东工业 大学 机 电工程学院) 50 0 [ 摘要]本文通过利用 A a / A dmsC R建立了整车动力学仿真模 型; 于 D C控制方法和线性二次型最优控制理 基 Y
抵抗外界干扰。 故采用前馈一反馈的复合控制方式。
图 4 反馈 控 制器
Fi. e ba k c n r l g4 F ed c o tol er
基于Adams和Matlab的汽车EPS控制联合仿真
- 1
- 1 2 0 . 0 0 04 7N ·m ·r a d ·s ; B m 为电动机黏性阻 - 1 0 . 0 0 33N ·m ·r a d ·s ; K 尼系数, m 为电机和减 - 1 速机构的等效刚度系数, 1 2 5N ·m ·r a d ; θ m 为
第2 4卷 第 1 0期
重 庆 理 工 大 学 学 报( 自然科学)
2 0 1 0年 1 0月
J o u r n a l o f C h o n g q i n gU n i v e r s i t yo f T e c h n o l o g y ( N a t u r a l S c i e n c e ) V o l . 2 4 N o . 1 0 O c t . 2 0 1 0
的模型以线性二自由度或三自由度汽车和简单的 线性轮胎模型为主, 通过简单的参数来模拟, 未能 很好 地 反 映 汽 车 真 实 的 运 动 学 和 动 力 学 特
2 - 4 ] 性[ 。建立复杂汽车模型后, 控制策略以基本
助力控制为主, 较少考虑回正性能和不同车速下
5 - 6 ] 对路感的要求 [ 。本文建立了更真实精确的多
图1 齿轮齿条转向系统
1 整车动力学模型
图2 整车模型示意图
根据汽车多体动力学理论及 A d a m s / C a r 的建 模方法, 以某款 A级轿车为研究对象, 并做如下简 化: 簧载质量视为一个具有六自由度的刚体; 考虑 前后副车架和发动机、 变速器等的质量, 因为它们 影响转向时方向盘转矩的大小; 动力传动系统为 前置前驱式, 发动机、 离合器、 变速器等部件的参 数以属性文件保存; 轮胎、 弹簧、 阻尼等元件用特 性文件描述其力学特性, 其余部件视为刚体; 刚体 万方数据 间的连接采用线性衬套, 不考虑各运动副的摩擦
MATLAB和ADAMS联合仿真实现一种位置控制系统
MATLAB和ADAMS联合仿真实现一种位置控制系统0.预先操作01 在D盘根目录下新建文件夹Model,路径中无空格、无中文字符,模型统一存放处。
1.ADAMS中建模过程1.1启动ADMAS双击桌面图标:或从“开始”中选择启动:1.2进入ADMAS界面。
1.3设置工作目录。
选择菜单栏File\Select Directory,弹出浏览文件夹对话框,选择D:\Model文件夹。
1.4弹出主工具栏。
选择菜单栏\View\Toolbox andToolbars,勾选Tool Settings中Main Toolbar,弹出工具栏。
1.5ADAMS中按F4调出位置/坐标显示。
1.6设置重力加速度。
选择菜单栏\Setting\Gravity,设置重力加速度,此时弹出Error对话框。
选择“Create Model”,并起名为“Qiu1”,点击“OK”再次选择菜单栏\Setting\Gravity,设置重力加速度:勾选Gravity前方框,点击-Y*,如下图示,点击“OK”。
1.7设置单位。
选择菜单栏\Setting\Units,设置单位,此时弹出“UnitsSettings”对话框,点击“MKS”按钮,各单位符号如右图示,点击“OK”。
1.8建立半径10cm的球,放置在点(0,0,0)上。
“右键”点击主工具栏第一排第二个符号-刚体:连杆,弹出扩展工具符号,选择第二排第一个符号-刚体:球,勾选Radius前方框,则此球半径为10.0cm。
1.9建立球与大地之间移动副。
“右键”点击主工具栏第二排第二个符号-连接:旋转副,弹出扩展工具符号,选择第二排第一个符号-连接:移动副。
该移动副属性为2个构件,1个作用点。
鼠标动作顺序为:1.左键点击“ground”一次,选取大地为第一个构件;2.左键点击球体一次,选取球为第二个构件;3.右键在球心位置点击一次,弹出Select对话框,左键双击“PART_2.cm”;4.右键在球心位置点击一次,弹出Select对话框,左键双击“PART_2.cm.Y”。
基于ADAMS的EPS建模与联合仿真研究
●军用车辆工程 M ilit ary Veh i cle Eng i n eer i n g基于ADA MS 的EPS 建模与联合仿真研究盛德浩,陈安宇,张家玺(汽车管理学院装备技术系,安徽蚌埠233011)摘 要:以EPS 控制系统对于安装了EPS 汽车的操纵稳定性是否有重要影响为研究目的,应用MAT LAB 与ADAMS 软件相结合的方法,建立了EPS 控制系统仿真模型与整车仿真模型,并进行了联合仿真研究,结果显示EPS 控制系统对汽车转向性能有重要影响。
关键词:动力学模型;联合仿真;控制系统;ADAMS;MAT LAB 中图分类号:TP391.9 文献标志码:A 文章编号:1674-2192(2009)04-0064-07D esi gn and Research on EPS Con trol SystemS i m ul a ti on M odel Ba sed on ADAM SS HE NG De -hao,CHE N An -hu,ZHANG J ia -xi(Equi pment Technol ogy Depart m ent,Aut omobile Mange ment I nstitute,Bengbu 233011,China )Abstract:This paper ai m s at studing whether electric power assisting characteristic has i m pacts on handling stability of ve 2hicle with EPS,and intr oduces that the vehicle model built by the ADAM S s oft w are and the EPS (Electric Power Steering )contr ol syste m model built in MAT LAB envir on ment are used t o set up the united si m ulati on .Research conclusi on p r oves the EPS contr ol syste m has i m portant i m pacts on aut omobile steering perfor mance .Keywords:dyna m ic model;united si m ulati on;contr ol syste m;ADAMS;MAT LAB 收稿日期:2008-10-12;修回日期:2009-05-08.作者简介:盛德浩(1974— ),男,硕士,讲师. 转向系统是汽车的主要子系统之一,其性能直接关系到车辆的舒适性和安全性。
基于ADAMS和MATLAB的汽车ESP联合仿真
基于ADAMS和MATLAB的汽车ESP联合仿真仇建华,张永辉,王鑫(西安航空技术高等专科学校车辆与医电工程系, 陕西西安710077)摘要:用ADAMs/Car建立了汽车整车模型,用MAILAB/SMULINK建立汽车二自由度模型,得到反映不同车速和转角下汽车理想横摆角速度和质心侧偏角,然后建立ADAMs/Car和MAILAB/SMULINK的通信联系,在MAILAB/SMULINK环境下建立模糊控制的仿真模型,进行汽车ESP系统的仿真研究。
仿真结果表明:ESP系统控制可以改善了汽车行驶稳定性,提高汽车行驶安全性。
关键字:ESP;ADAMs/Car;MAILAB;模糊控制;联合仿真中图分类号:U461.91 文献标识码:A 文章编号:1672-0032(2010)03-0012-04ESP即电子稳定系统,是当前汽车主动安全装置的最高形式。
它是在汽车自动防抱动系统ABS和驱动防滑控制系统ASR基础上加以系统控制,具有对制动力、驱动力进行自动补偿和修正的综合控制效果。
汽车ESP系统能主动分析、判断汽车各种运行状态,并能够纠正驾驶错误,能在汽车极限运行的情况下自动辅助驾驶员控制汽车,尤其是在高速行驶时,对汽车横向稳定性有着很好的控制作用,能最大可能的保证汽车的行驶安全。
国外很多中高级轿车把ESP系统作为标准配置,国内装配率比较低。
只有少数汽车厂和高校对ESP系统的控制方法进行了研究。
本文以某型后驱轿车为研究对象,利用ADAMs/Car和MAILAB/SMULINK对汽车进行联合仿真研究,基于ADAMs/Car建模的优点,不需要建立数学模型,建立了直观的三维汽车模型,能够比较真实地反映出汽车的动力学特性,仿真结果具有可信性。
1 建模1.1整车动力学模型用ADAMs/Car建立某后桥驱动轿车的整车动力学模型,如图1所示。
若需要建立的子模型有:前悬架、转向系统、发动机、前后轮、制动系统等。
建模后,一般通过道路虚拟实验法来检验模型的正确与否,通常采用的实验方法有:移线实验、蛇形实验、瞬态响应实验、稳态响应实验等。
【精选】基于ADAMS和MATLAB的汽车操纵稳定性联合仿真 doc资料
基于ADAMS和MATLAB的汽车操纵稳定性联合仿真基于ADAMS和MATLAB的汽车操纵稳定性联合仿真王行,阳林,贺绍华,彭才望(510006广东省广州市广东工业大学机电工程学院『摘要]本文通过利用Adams/CAR建立了整车动力学仿真模型;基于DYC控制方法和线性二次型最优控ca"l理论,在Matlab中建立前馈一反馈复合控制系统和与ADAMS联合的控制模块,实现ADAMS与Matlab的车辆稳定性控制联合仿真:通过调节控制系统参数,对湿滑路面的阶跃工况进行仿真,分析联合仿真的结果,使控制器对车辆的稳定性控制效果达到最佳.结果表明,本控制系统能有效提高车辆的操作稳定性。
[关键词]联合仿真;稳定性控制;最优控制[中图分类号]U461.6[文献标志码]A[文章编号]1673—3142(202108—0038-04 Co-simulating the Vehicle Controlling Stability Based on ADAMS and MATLAB WANG Hang,YANG Lin,HE Shao-hua,PENG Cai-wang(Faeuhy of Electromechanical Engineering,Guangdong University of Technology,Guangzhou City,Guangdong Province510006,China [Abstract]In this paper,by using the advantages of Adams/CAR software,the simulation model of automobile dynamics is built:based on linear quadratic of optimal control theory anddirect yaw moment control(DYCtheory,the feed forward—back composite control system software and the joint control module with ADAMS are built in Matlab.Co—simulation between ADAMS and MAT[.AB is realized to control the stability of vehicle.By adjusting the control system parameters,the step condition simulation on slippeu road surface is done,the results of the co-simulation are analyzed,the best effect of the controller on the vehicle7S stability control is achieved.The results showed that the designed control system can improve vehicle stability effectively.[Key words]CO—simulation;stability control;optimal control0引言怎样提高汽车的操纵稳定性,一直是汽车设计师们和学术研究的主要研究方向之一。
Matlab与Adams联合仿真的实现(3-3)
Matlab与Adams联合仿真的实现(3-3)最后使⽤MATLAB的Simulink建⽴控制系统:打开Matlab,进⼊刚才的⼯程的⽬录,输⼊刚才的产⽣的m⽂件的⽂件名运⾏,它会做⼀些初始化⼯作。
打开此m⽂件可以看到,它会向Matlab⼯作⽬录添加ADAMS的路径,如X:\MSC.Software\MSC.ADAMS\2005\win32下的adams_plant.dll库函数,是adams_sub的核⼼,ADAMS提供了⼀个S函数,⽤于ADAMS和Simulink联合仿真的调度和通信,如果Simulink找不到它,则仿真就不能运⾏,⽽运⾏那个m⽂件将⾃动向Matlab⼯作⽬录添加以上路径。
另外它还会向当前⼯作空间添加⼀些变量,联合仿真时,Simulink会⽤到,所以每次要做联合仿真时都要先运⾏此m⽂件,在Matlab中输⼊who命令可以看到这些变量。
注意:运⾏以上m⽂件时可能会出警告,不⽤管它。
Warning: Function d:\MSC~1.SOF\MSC~1.ADA\2005\win32\amd.dll has the same name as a MATLAB builtin. We suggest you rename the function to avoid a potential name conflict.然后是导⼊ADAMS模块并使⽤,输⼊adams_sys,将弹出adams_sys_.mdl的模块窗⼝并保存到当前路径,如下上⾯这些就是联合仿真时要⽤到的ADAMS模块,其中S-Function是实现⾮线性MSC.ADAMS模型的,State-Space是线性化的MSC.ADAMS模型,adams_sub包括S-Function和其它变量。
要构建⾃⼰的控制系统时,直接将要⽤到的拖到⾃⼰的Simulink模型中,然后做如下设置即可双击adams_sub模块,出现此⼦系统的框图如下双击MSCSoftware,出现设置对话框这⾥⾯就是ADAMS模块可以设置的属性,可以看到,这⾥⾯已经填好了Matlab⼯作空间中的变量,这些变量就是刚才那个m ⽂件产⽣的,可以修改相应变量的值来达到对ADAMS模块的设置。
基于Adams和Matlab的汽车EPS控制联合仿真
基于Adams和Matlab的汽车EPS控制联合仿真
徐中明;胡康博;张志飞;贺岩松
【期刊名称】《重庆理工大学学报(自然科学版)》
【年(卷),期】2010(024)010
【摘要】利用Adams/Car建立了某A级乘用车的多体动力学模型;分析了电动助力转向系统(EPS)的工作原理,在Matlab/Simulink中设计了考虑助力控制及回正控制的综合控制算法,定义了与车辆模型的数据交换接口,并进行联合仿真.在方向盘正弦输入试验中,在常见的40km/h车速下转向时,方向盘最大操纵力矩降低了42.3%,驾驶员获得了更优的路感;在汽车转向撒手试验中,防止了方向盘回正过头,稳定时间缩短了50%,消除了残余横摆角速度.
【总页数】6页(P7-12)
【作者】徐中明;胡康博;张志飞;贺岩松
【作者单位】重庆大学机械传动国家重点实验室,重庆,400030;重庆大学机械工程学院,重庆,400030;重庆大学机械工程学院,重庆,400030;重庆大学机械工程学院,重庆,400030;重庆大学机械工程学院,重庆,400030
【正文语种】中文
【中图分类】U463.4
【相关文献】
1.基于 ADAMS 和 Matlab 的四轮转向汽车控制系统联合仿真研究 [J], 张庆永;刘成武;洪亮
2.基于Adams和Matlab的汽车EPS控制联合仿真 [J], 徐中明;胡康博;张志飞;贺岩松
3.基于ADAMS与MATLAB的汽车ABS控制策略的联合仿真 [J], 郑太雄;李倩敏;邬彪
4.基于ADAMS-MATLAB联合仿真的汽车悬架半主动控制 [J], 李韶华;杨绍普;李皓玉
5.基于ADAMS和MATLAB联合仿真的四轮转向汽车模糊控制研究 [J], 石志康因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
ADAMS和MATLAB联合仿真技术应用
第27卷第5期2009年9月北京工商大学学报(自然科学版)Journal of Beijing Technology and Business University (Natural Science Edition )Vol 127No.5Sep.2009 文章编号:167121513(2009)0520014204ADAMS 和MAT LAB 联合仿真技术应用衣袖帅1, 黄志刚1, 孙明涛2(11北京工商大学机械工程学院,北京 100048;21华北电力大学后勤与资产管理处,北京 102206)摘 要:针对ADAMS 不能对机械系统实现复杂控制的状况,提出了将ADAMS 与控制应用软件MA TLAB 结合起来对系统进行联合仿真的方法.以汽车ABS 控制系统为例,研究ADAMS 和MA TLAB 之间的接口,实现了复杂机电系统的联合仿真.关键词:ADAMS ;MA TLAB ;联合仿真;防抱制动系统中图分类号:TP39119;U463152+6 文献标识码:A 收稿日期:2009205206基金项目:北京市高校骨干教师资助项目(2007—2009).作者简介:衣袖帅(1982—),男,山东招远人,硕士研究生,研究方向为汽车电子;黄志刚(1966—),男,上海人,教授,博士,主要从事车辆工程、农产品加工及贮藏的研究.通讯作者. 随着计算机技术的普及和发展,利用软件进行辅助设计与分析已经成为产品设计的一项重要工作.但是这些软件通常彼此之间各自独立工作,缺乏整体协同交互,设计中存在的问题只有在物理样机上进行集成测试的时候才能被发现,这导致设计效率的下降,造成大量的人力物力浪费.基于多领域的建模与仿真的虚拟样机技术很好地解决了这个问题,为机械和控制系统进行联合分析提供了一种全新的设计方法.在传统的机电一体化研究设计过程中,机械工程师和控制工程师虽然在共同设计开发一个系统,但是他们各自都需要建立一个模型,然后分别采用不同的分析软件,对机械系统和控制系统进行独立的设计、调试和实验,最后进行机械系统和控制系统各自的物理样机联合调试,如果发现问题又要回到各自的模型中分别修改,然后再联合调试.而使用ADAMS (automatic dy 2namic analysis of mechanical system ,简称ADAMS )和MA TLAB 的联合仿真,各个专业的工程师在设计过程中可以共享一个产品虚拟样机,无需制作物理样机就能够随时对虚拟样机的整体特性进行反复的仿真测试,直到获得满意的设计结果[1].现以汽车防抱死制动系统为例,介绍ADAMS 与MA TLAB 联合仿真的方法.1 ADAMS 和MAT LAB 软件111 ADAMS 简介ADAMS 软件是美国MDI (Mechanical Dynam 2ics Inc.)公司开发的机械系统动力学仿真分析软件,它使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库,创建完全参数化的机械系统几何模型,其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格朗日方程方法,建立系统动力学方程,对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析,输出位移、速度、加速度和反作用力曲线.ADAMS 软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等[2].ADAMS/Controls 是ADAMS 软件包中的一个集成可选模块.在ADAMS/Controls 中,设计师可以设计简单的控制机构,也可以利用通用控制系统软件(如MA TLAB ,EASY5)建立控制系统框图,建立包括控制系统、液压系统、气动系统和机械运动系统的仿真模型.112 MAT LAB 简介MA TLAB 是Mathworks 公司推出的一套高性能数值计算和可视化软件,在系统建模和仿真、科学和工程绘图及应用程序开发等方面有着广泛的应用.Simulink 是MA TLAB 最重要的软件包之一,它41具有面向框图的建模与仿真功能,可以很容易地构建动态系统的仿真模型,准确地进行仿真分析.Simulink 模块库的模块允许用户在一个GU I 框架下面对含有控制环节、机械环节和电子/电机环节的系统进行建模与仿真,这是目前其他计算机语言无法做到的[3].2 ADAMS 与MAT LAB 联合仿真设计步骤211 构造ADAMS 样机模型对于简单的集合模型可以利用ADAMS 软件直接建模.而对于比较复杂的模型,可以在各种三维建模软件,如Soliworks 、U G 等中进行,然后按照一定的格式导入到ADAMS 中,再给模型施加约束和作用力.在进行机械和控制系统联合仿真分析之前,应该先利用ADAMS 进行机械系统的仿真分析,确认机械系统建模正确无误,再向样机添加控制系统.212 确定ADAMS 的输入输出ADAMS 的输入输出是与MA TLAB 设计的控制系统进行数据通信的接口.ADAMS 中的输出变量是进入控制系统的输入变量;控制系统的输出变量是返回到ADAMS 的输入变量,从而完成了包括从ADAMS 和MA TLAB 的一个闭环控制,如图1.实际上,ADAMS 中的输入变量相当于要求的控制量,输出变量相当于虚拟传感器的测量量.图1 ADAMS/MA TLAB 的输入输出213 构建控制模型利用MA TLAB/Simulink 提供的模块库或者用户自行编写S 函数建立控制系统模型,设置各个模块的参数与所需要的测量量.同时,把ADAMS 环境中建立的虚拟样机系统模型模块导入到Simulink 中.214 联合仿真在Simulink 环境下设置仿真参数,其中仿真的步长必须跟ADAMS 环境中的步长一致,如果不一致仿真只能进行第一个补偿后就自动停止.然后对虚拟样机模型进行联合仿真,绘出仿真曲线,观察仿真结果.根据需要随时修改机械系统或者控制系统.直到整个虚拟样机达到要求为止.3 联合仿真在汽车制动系统中的应用防抱死制动系统(anti 2lock braking system ,简称ABS )的主要功能是在汽车制动过程中,自动调节车轮轮缸的制动压力,把车轮的滑移率控制在一定范围内,防止车轮抱死,提高汽车紧急制动的稳定性和方向可控性,缩短制动距离,延长轮胎的使用寿命[4].311 制动器模型及输入输出在ADAMS 的Template Builder 模型下导入制动器模型,制动器模型如图2.图2 制动器模型在Build/System Elements/State Variable/new中第一系统的状态变量,如图3.图3 系统的状态变量此控制系统一共定义了4个状态变量,分别如下:1)brake -abs1.left -front -brake -pressure -in 2put ;2)brake -abs1.left -rear -brake -pressure -in 2put ;3)brake -abs1.right -front -brake -pressure -in 2put ;51第27卷第5期 衣袖帅等:ADAMS 和MA TLAB 联合仿真技术应用4)brake -abs1.right -rear -brake -pressure -in 2put.这4个输入由控制模型输出,同时作为制动系统的输入,作为制动压力的变化系数.输出变量是系统的测量,分别如下:1)testrig.body -velocity -x ,输出样机模型在X 轴上速度;2)brake -abs1.left -front -wheel -omega ;3)brake -abs1.left -rear -wheel -omega ;4)brake -abs1.right -front -wheel -omega ;5)brake -abs1.right -rear -wheel -omega.2)~5)分别为样机模型的4个轮的轮速.以左前轮制动力矩为例:M =23VARVAL (left -front -brake -pressure -input )3pvs -front -piston -area 3varval (left -front -brake -line -pressure )3pvs -front -brake -mu 3pvs -front -effective -piston -radius 3STEP (VARVAL (left -front -wheel -omega ),-010175,1,010175,-1),(1)式(1)中,pvs -front -piston -area ———制动器摩擦衬块有效作用面积;left -front -brake -line -pressure ———左前轮缸制动压力;pvs -front -brake -mu ———制动器摩擦系数;pvs -front -effective -piston -radius ———制动器摩擦衬块有效作用半径.然后将ADAMS 转换到ADAMS/Car Standard Interface 模式下.首先要组装制动器子系统,然后将制动器子系统组装到整车模型中.整车模型如图4.图4 整车模型312 设置ADAMS 与MAT LAB 的接口从菜单Tools 选择Plugin Manager 命令,该对话框提供了几个模块供ADAMS/Car 加载.选取Controls 模块,单击Ok.此时在ADAMS/Car 中可以看见Controls 菜单,在Controls/Plant Export 中设置控制系统输入输出变量,如图5.图5 联合仿真接口313 联合仿真工况设置单击Simulated/Full 2Vehivle Analysis :Braking ,对整车模型的初始速度,仿真步长、制动踏板力以及时间迟滞进行设置.本文的仿真工况如图6.图6 仿真工况设置314 系统的联合仿真在MA TLAB 命令窗口中输入ADAMS/Con 2trols 生成的1M 文件的名字,这时命令窗将显示系统输入输出,然后在输入adams -sys 命令系统将显示整车模型.将此整车模型复制到一个新建的simulink 页面中进行控制系统的设计,整车ABS 控制系统的模型如图7.61北京工商大学学报(自然科学版) 2009年9月图7 整车控制模型315 联合仿真的结果图8为制动过程中速度变化曲线,图9为左前轮轮速变化曲线,图10为整车模型的制动距离.图8 车速仿真结果图9 左前轮角速度仿真结果图10 制动距离仿真结果 从图8~10的仿真数据显示,在制动过程中,制动效果明显,制动时间为211s ,制动距离为2315m ,制动过程车轮没有抱死,制动结果满足国家标准[5].4 结 论本文利用ADAMS 和MA TLAB 软件成功地对汽车ABS 控制系统进行了仿真分析.在仿真过程中不需要推导机械系统的复杂微分方程,直接用ADAMS 建立的虚拟模型进行分析,大大方便了建模过程.而且通过ADAMS 软件建立的虚拟模型能更好地接近实际物理模型,与那些近似线性化的简易数学模型相比,这为我们以后的物理样机试验提供了更为可靠的依据.参考文献:[1] 熊光楞,郭斌,陈晓波,等.协同仿真与虚拟样机技术[M ].北京:清华大学出版社,2004:5215.[2] 李军,邢俊文,覃文浩,等.ADAMS 实例教程[M ].北京:北京理工大学出版社,2002:123.[3] 吴晓燕,张双选.MA TLAB 在自动控制中的应用[M ].西安:西安电子科技大学出版社,2006:45247.[4] 张云清,熊小阳,陈伟,等.基于车轮减速度及滑移率的ABS 联合仿真研究[J ].系统仿真学报,2008,20(8):2171-2176.[5] 中国汽车工业协会.G B13594—2003 机动车和挂车防抱制动性能和试验方法[S].(下转第21页)71第27卷第5期 衣袖帅等:ADAMS 和MA TLAB 联合仿真技术应用STU DY OF SCANNING METH OD AN D ITS T OLERANCEOF LINEAR ARRAY MICR OPH ONE BASED ON NAHL I Xiao2chen, FEN G Tao, TAN G Xiao2hua, L I Ze2chao(College of Mechanical Engi neeri ng,Beiji ng Technology and B usi ness U niversity,Beiji ng100048,Chi na)Abstract:In this paper,a study on planar near2field acoustical holography scan measurement method and how window function and K2space filter affect holography reconstruction is presented.Firstly, holography scan measurement on the acoustic source in three parallel planes is taken,then the acoustic pressure of the other two planes is holography reconstructed using the measured acoustic pressure of the middle plane,and finally the reconstructed and the measured results are compared,which shows that the acoustical holography scan measurement method is reliable and the holography reconstruction is correct.K ey w ords:near2field acoustical holography;window function;K2space filter(责任编辑:檀彩莲) (上接第17页)APPLICATION OF ADAMS AN D MAT LABCO2SIMU LATION TECHN OLOG YYI Xiu2shuai1, HUAN G Zhi2gang1, SUN Ming2tao2(1.College of Mechanical Engineering,Beijing T echnology and B usiness University,Beijing100048,China;2.Logistics and Asset Management,North China Electronic Power University,Beijing102206,China)Abstract:In view of ADAMS could not realize complex controls of mechanical system,the co2simula2 tion technology is present with ADAMS and MA TLAB.Through ABS control system of car as an ex2 ample,the connection between ADAMS and MA TLAB is studied to realize the co2simulation of the more complex electro2mechanical system.K ey w ords:ADAMS;MA TLAB;co2simulation;anti2lock braking system(责任编辑:檀彩莲)12第27卷第5期 李啸尘等:近场声全息线阵传声器“扫描”测量方法及其误差研究。
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基于ADA M S与MATLAB的EPS联合仿真应用与试验*盛德浩1,陈安宇2,曹永晟1,张家玺1(1.汽车管理学院装备技术系,安徽蚌埠 233011; 2.浙江大学,浙江杭州 310027)摘 要:应用M ATLA B与ADAM S软件的各自优点,进行联合仿真,可以提高设计效率,降低研究成本。
介绍了联合仿真原理和步骤,以及将基于ADAM S的整车模型和基于MAT LAB的EPS控制系统模型进行针对汽车操纵稳定性的联合仿真试验,研究了EPS对汽车操纵稳定性的影响。
关键词:电动助力转向;ADAM S;M ATLAB;联合仿真;操纵稳定性中图分类号:TP391.9 文献标识码:A 文章编号:1006-4414(2009)01-0096-04A pplication and test on EPS co-si m ulation based on ADAMS andMATLIBSheng De-hao1,Chen An-yu2,C ao Yong-sheng1,Zhang Jia-x i1(1.D epart m ent of equi pmen t and technology,A uto m obile manegmen t instit u te,B engbu A nhui 233011,China;2.Zhej i ang universit y,H angzhou Zhejiang 310027,China)Abstrac t:U n ited si m ulation takes advantage o fADAM S and MAT LAB to advance the e ffi c iency o f design and reduce the cost o f resea rch.In t he paper,t he pr i nciple and process of the un ited si m ulati on,united si m ulation test abou t auto m obil e hand li ng stability based on the veh icle m ode l bu ilt by the ADAM S soft w are and t he EPS(E lectr i c P o w er S tee ri ng)contro l syste m model bu ilt i n MATLAB environment a re i ntroduced and t he i m pacts of EPS on automob ile handli ng stab ility i s st udied.K ey word s:e lectr i c pow er steeri ng(EPS);ADAM S;M ATLAB;united si m u lati on;handli ng stab ilityADAM S是美国MD I公司开发的软件,它为用户提供了强大的建模、仿真环境,使用户能够对各种机械系统进行建模、仿真和分析,具有十分强大的运动学和动力学分析功能,广泛应用于世界各国的工程领域。
MATLAB以其强大的计算功能和编程的可视化、极高的编程效率,迅速成为从事科学研究和工程设计不可缺少的工具软件。
而把ADAM S和MATLAB联合起来仿真,可以将机械系统仿真分析同控制设计仿真有机结合起来,实现机电一体化的联合分析。
ADAM S提供了两种对机电一体化系统进行仿真分析的方法: 利用ADAM S/V ie w提供的控制工具箱; 使用ADAMS/Control模块。
使用ADAM S/Con-tro l控制模块,并与MATLAB联合,那么机械工程师和控制工程师就可享有同一个样机模型,进行设计、调试和试验,可利用虚拟样机对机械系统和控制系统进行反复的联合调试,直到获得满意的设计效果,然后进行物理样机的建造和调试。
所以同传统的方法相比,联合仿真技术具有明显的优势,可以提高设计效率、缩短开发周期、降低开发产品成本,获得优化的机电一体化系统整体性能[1]。
1 联合仿真原理及步骤ADAM S和控制软件之间是通过状态变量进行通讯。
因此,输入输出必须基于一组状态变量进行定义。
在ADAM S/Con tro l中,输出指从ADAM S传到控制软件的数据,输入指从控制软件传回ADAM S的数据,这样,输入输出就在ADAM S和控制软件中形成闭合回路[2,3],如图1所示。
图1联合仿真示意图图2 建立联合仿真的步骤示意图ADAM S建立联合仿真系统的机械模型并添加外部载荷及约束,MATLAB/Si m u link建立联合仿真系统的控制部分,ADAMS/Controls(控制模块)将两者连接起来,利用MATLAB/S i m u li n k的控制输出驱动机械模型,并将ADAM S中机械模型的位移、速度等输出反馈给控制模型,实现在控制系统软件环境下的交互式仿真,还可在ADAM S/V ie w或ADAM S/So l v er 中观察仿真结果。
联合仿真模型建立需要4个步骤*收稿日期:2008-10-15作者简介:盛德浩(1974-),男,湖北孝感人,硕士,主要从事汽车应用专业与系统仿真专业的教学与研究方面的工作。
(如图2所示): 在ADAM S中建立仿真模型,包括尺寸参数、技术参数、测量值、约束和力,之后调入ADAM S/Controls模块; 确定ADAM S的输入和输出变量,通过确定ADAM S的输入和输出变量可以在ADAM S和控制软件之间形成闭环回路; 使用控制软件MATLAB、EASY5或MATR I X建立控制系统模型,并将其与ADAM S机械系统模型连接起来; 使用交互式或批处理方式仿真机械系统与控制系统连接在一起的模型。
对于使用ADAM S和MATALAB的联合仿真来说,联合是由MATALAB的子程序控制,这个子程序建立了数据交换的通道,并在每一个时间段启动AD-AM S。
在仿真过程中,两个软件包使用相同的时间步长,在每个时间步的开始和结束,两个软件包交换输入输出信号数据。
两个软件通信间隔的时间步长由数字的稳定性和仿真的精确度来决定。
2 EPS联合仿真控制系统模型设计2.1 整车模型的建立在ADAM S/Car下建立一个典型的整车系统动力学模型,大致可分为以下步骤: 根据研究的侧重点和目的,对整车的各子系统进行分解以及动力学和运动学抽象,构建各子系统的拓扑结构图; 在专家模式(Te mp late Bu il d er)下建立各子系统的模板文件; 获取各子系统的几个定位参数、物理参数和力学参数等; 在标准模式(S tandar d I nterface)下建立各子系统相应模板对应的子系统文件(subsyste m),并将步骤(3)中获得的参数代入其中; 组装各子系统模型以建立整车系统模型,针对整车研究的不同方向,通过设置不同工况仿真文件进行整车的运动学和动力学仿真; 仿真计算结果的加工和后处理。
通过ADAM S/Car中expert模块建立所需的子模块,并加入Car自带的一部分模型,将各子系统用通讯器连接起来,再进行调试,使各子系统能够互相交换数据,形成一个完整的系统。
根据上述操作步骤,建立的整车模型如图3所示。
2.2 设定电动助力转矩变量在已经建立好的整车模型的基础上,通过设定控制系统的输入、输出参数,使它们和控制系统相连。
将模型的助力扭矩设定为输入,其函数值F设定为VARVAL,为系统变量,上述函数值F从系统变量中返回扭矩值。
初始值设为0,它从控制器的输出中读取数据,每进行一个步长的仿真分析,助力值就读取并刷新一次。
将模型的方向盘转矩和车速变量设定为输出,同时将这些变量作为控制器的输入传递给控制系统。
设定系统输入输出变量,其中输入变量值为助力转矩,输出变量值为方向盘转矩及整车车速。
图3 整车模型2.3 仿真模型的导出设置系统参数后,在ADAM S中利用ADAM S/ Controls模块,输出联合仿真文件,其中contro l pack-age项选为MATLAB。
设置所有参数后,在ADAM S 工作目录下生成eps.m文件,此文件包含整车模型的参数。
2.4 EPS联合仿真控制模型的建立在进行联合仿真控制之前,为确保仿真的顺利进行,需要对文件进行预处理:(1)新建一文件夹并命名(如:m atlab_ada m s),将ada m s_ser ver.py,ada m s_plan.t d l,l decode.m等文件找到,拷入到新建文件夹中,并将所有模型控制文件也一并拷入。
(2)打开MATLAB,指定工作目录(如: /m atlab _ada m s),打开eps.m,修改相关参数值。
在MATLAB下打开己经存在的eps.m文件,系统会显示模型的输入输出函数,输入ada m s_sys,出现ada m s_sub模块和显示模块,如图4所示。
根据ad-a m s_sub模块,得到如图5所示的结构框图。
图4 adam s_sys结构图将图5中的ada m s_sub模块和显示模块一同加入到仿真控制图中,修改已经给定的系统相关参数,暂不考虑路面扰动和传感器噪声,得到一个EPS联合仿真系统模型,如图6所示。
3 联合仿真试验结果及分析利用联合仿真系统模型,并参照转向操纵性能进行评价的相关规范,对装备EPS的整车模型进行与转向特性相关的仿真试验与分析。
图5 adam s_sub模块图6 EPS 联合仿真控制系统模型3.1 蛇形试验蛇行试验道路参照 GB -T 6323.1-94汽车操纵稳定性试验方法蛇行试验 将尺寸设置如图7所示,试验车速采用基准车速40km /h ,桩距30m 。
仿真结果曲线如图8~11所示。
其中曲线1表示没有助力时的情况,曲线2表示有助力时的情况。
图7 蛇行试验道路图8 汽车行驶路径由仿真曲线可知,车辆行驶轨迹与设计的试验轨迹基本一致,系统具有良好的追随性能,仿真过程中转向盘转角、横摆角速度、侧向加速度的变化情况与实车试验中的变化情况基本吻合,进一步证明所建模型的正确性和可控性。
加控制后,横摆角速度、侧向加速度滞后时间变短,说明电动助力转向系统对提高汽车操纵稳定性方面有一定的作用。
图9转向盘转角时间历程曲线图10横摆角速度时间历程曲线图11 侧向加速度时间历程曲线3.2 双纽线试验双纽线试验是测定在低速区的转向力试验,属于转向轻便性试验[4],按照转向轻便性试验国家标准GB /T 6323.5-94进行,仿真时保持10km /h 的车速。
图12为双纽线路线。
图13、14中曲线1表示没有助力时的情况,曲线2、3、4表示有不同助力梯度的助力时的情况。