汽车级Simulink建模与仿真共48页
matlab Simulink建模与仿真.ppt [兼容模式]
![matlab Simulink建模与仿真.ppt [兼容模式]](https://img.taocdn.com/s3/m/3dcc54e14afe04a1b071de8b.png)
第五章Simulink建模与仿真Ø系统仿真的基本概念Ø动态系统数学模型及其描述Ø动态系统的Simulink仿真Ø系统过零和代数环Ø子系统和S-函数Ø示例分析系统仿真的基本概念（一）系统（仿真的对象）•系统是指具有某些特定功能、按照某些规律结合起来、互相作用、互相依存的所有物体的集合或总和。
它具有整体性和相关性两个基本特征。
•研究系统通常从以下三方面考虑：实体：组成系统的元素、对象属性：实体的特征。
活动：系统由一个状态到另一个状态的变化过程系统仿真的基本概念（二）系统模型•系统模型是对实际系统的一种抽象，是系统本质的表述。
或者说模型是对真实世界中物体或过程的信息进行形式化的结果。
•系统仿真中所用的模型可分为实体模型和数学模型。
•实体模型，又称物理效应模型，是根据系统之间的相似性而建立起来的物理模型。
静态的实体模型最常见的是比例模型，如用于水洞实验以及实验水槽中的鱼雷比例模型。
模型类型静态系统模型动态系统模型连续系统模型离散事件系统集中参数分布参数时间离散数学描代数方程微分方程传递函数偏微分方差分方程、Z变换离散状态概率分布排系统仿真的基本概念述状态方程程方程队论应用举例系统稳态解工程动力学系统动力学热传导场计算机数据采样系统交通系统市场系统电话系统计算机分时系统Petri网状态机UML……系统仿真的基本概念（三）系统仿真的定义•系统仿真是以相似原理、系统技术、信息技术及其应用领域有关专业技术为基础，以计算机和各种专用物理效应设备为工具，利用系统仿真的特殊功效•安全性•经济性系统仿真的作用•优化系统设计。
在复杂的系统建立以前，能够通过改变仿真模型结构和调整参数来优化系统设计。
•对系统或系统的某一部分进行性能评价。
•节省经费。
仿真试验只需在可重复使用的模型上进行，所花费的成本比在实际产品上作试验低。
•重现系统故障，以便判断故障产生的原因。
•可以避免试验的危险性。
Carsim和Simulink联合仿真-精品文档
清华大学—恒隆汽车转向系统研究所
3 实例操作
图3.7 整车参数设置
清华大学—恒隆汽车转向系统研究所
3 实例操作
图3.8 新建仿真工况
清华大学—恒隆汽车转向系统研究所
3 实例操作
图3.9 驾驶员操纵条件设置
清华大学—恒隆汽车转向系统研究所
3 实例操作
图3.10 仿真时间设置
3 实例操作 奇瑞A3车60km/h的横向瞬态响应 仿真操作为例： 车速：60km/h 转向盘：幅值为53°、周期4s的 正弦角信号输入。
清华大学—恒隆汽车转向系统研究所
3 实例操作
打开Carsim，弹出下面对话框：
图3.1 选择Carsim数据库
清华大学—恒隆汽车转向系统研究所
3 实例操作
图3.2 Carsim许可设置对话框
3 实例操作
图3.22 Carsim导出变量的主界面
清华大学—恒隆汽车转向系统研究所3 实例ຫໍສະໝຸດ 作图3.23 选择导出变量文件
清华大学—恒隆汽车转向系统研究所
3 实例操作
图3.24 选择Carsim导出变量
清华大学—恒隆汽车转向系统研究所
3 实例操作
图3.25 发送到Simulink
1.2 Carsim建模
图1.6 Carsim整车模型示意图
清华大学—恒隆汽车转向系统研究所
1.2 Carsim建模
车辆特性
主界面
3Ｄ动画
测试环境
仿真求解
曲线绘制
图1.7 Carsim软件的主界面及构成
清华大学—恒隆汽车转向系统研究所
1.2 Carsim建模
图1.8 Carsim软件的车辆特性设置
车辆Simulink_建模仿真_还不错48页PPT
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。—— 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
Simulink建模与仿真(精华版)
上 页 下3 页
Simulink的特点:
(1)丰富的可扩充的预定义模块库 ； (2)交互式的图形编辑器来组合和管理直观的模块图 ； (3)以设计功能的层次性来分割模型，实现对复杂设计的管理； (4)通过Model Explorer 导航、创建、配置、搜索模型中的任
Simulink 仿真基础
1 Simulink的概述 2 基本操作 3 基本模块 4 建模方法 5 系统仿真举例
1
3.1 Simulink的概述
Simulink已经成为动态系统建模和仿真领域中应用最为广泛的软件之 一。Simulink可以很方便地创建和维护一个完整的模块，评估不同的 算法和结构，并验证系统的性能。由于Simulink是采用模块组合方式 来建模，从而可以使得用户能够快速、准确地创建动态系统的计算机 仿真模型，特别是对复杂的不确定非线性系统，更为方便。
Accelerator,Rapid Accelerator)来决定以解释性的方式运行 或以编译C代码的形式来运行模型 ； (8)图形化的调试器和剖析器来检查仿真结果，诊断设计的性 能和异常行为 ； (9)可访问MATLAB从而对结果进行分析与可视化，定制建模环境， 定义信号参数和测试数据； (10)模型分析和诊断工具来保证模型的一致性，确定模型中的错误。
说明 输入信号的积分运算 输入信号的微分运算 实现线性状态空间系统模型 实现线性传递函数系统模型 实现零－极点表达式的传递函数模型 输出前一个时间步的输入值 对输入信号进行传输延时后再输出 对输入信号进行可变时间的传输延时后再输出
⑤ 决定所有无显示设定采样时间的模块的采样时间； ⑥ 分配和初始化用于存储每个模块的状态和输入当前值的存储空间。
第六章-SIMULINK建模与仿真PPT课件
L0.02H
0.001
h
F
Mg
新疆大学电气工程学院
-
32
小球的动力学方程：
Md2h Mgi2
dt2
h
电流变化的方程：
L di V iR dt
d 2h dt 2
g
i2
Mh
di V R i dt L L
新疆大学电气工程学院
-
33
cixuanfu.mdl
新疆大学电气工程学院
-
34
课后练习：请查阅资料，建立瓦特离心调节器 的数学模型，并仿真之。
Kvs
y(s)
速度反馈控制
新疆大学电气工程学院
-
15
练习：习题6-3
ex5.mdl
新疆大学电气工程学院
-
16
SIMULINK求解代数方程：
daishufangcheng.mdl
新疆大学电气工程学院
-
17
SIMULINK求解微分方程：
例如已知： x(0)0,x(0)0,
求 x 0 .2 x 0 .4 x 0 .4 u 的解。
SIMULINK简介
Simulink是MATLAB下专门对动态系统进行 建模、仿真和分析的一个交互式软件，有友好的 图形用户界面，是图形化的、面向结构图仿真工 具。Simulink 支持线性，非线性系统，连续系统， 离散系统，或者混合系统的建模与仿真。同时它 也支持有不同采样率的的系统仿真。
新疆大学电气工程学院
2009年11月
u
n2
y
s2 2ns n2 n )
新疆大学电气工程学院
-
6
2009年11月
浏览器锁定 SIMULINK库
第二讲Simulink建模与仿真PPT课件
(2) 模块间连线的调整
如图1，这种调整模块间连线位置的情况采用鼠标简单拖动 的办法实现。即先把鼠标移到需要移动的线段的位置，按住 鼠标左键，移动鼠标到目标位置，释放鼠标左键。
还有一种情况如图2所示，要把一条直线分成斜线段。调整 方法和前一种情况类似，不同之处在于按住鼠标之前要先按 下Shift键，出现小黑方框之后，鼠标点住小黑方框移动，移 动好后释放Shift键和鼠标。
一、选取模块
当选取单个模块时，只要用鼠标在模块上单击即可，这时模块的角上 出现黑色的小方块。选取多个模块时，在所有模块所占区域的一角按 下鼠标左键不放，拖向该区域的对角，在此过程中会出现虚框，当虚 框包住了要选的所有模块后，放开鼠标左键，这时在所有被选模块的 角上都会出现小黑方块，表示模块被选中了。此过程如下图所示。
模块名和模块图标中的字体也可以更改，方法是选定模块，在菜单 Format下选取Font，这时会弹出Set Font的对话框，在对话框中选 取想要的字体。
(3) 改变模块名的位置
模块名的位置有一定的规律，当模块的接口在左右两侧时，模块名 只能位于模块的上下两侧，缺省在下侧：当模块的接口在上下两侧时， 模块名只能位于模块的左右两侧，缺省在左侧。
模块参数设置对话
每个模块都有一个内容相同的特性（Properties）设置对 话框，如下图所示。
它包括如下几项： (1) 说明（Description）
是对该模块在模型中用法的注释。 (2) 优先级（Priority）
规定该模块在模型中相对于其他模块 执行的有限顺序。优先级的数值必须 是整数或不输入数值，这时系统会自 动选取合适的优先级。优先级的数值 越小（可以是负整数），优先级越高。 (3) 标记(Tag） 用户为模块添加的文本格式的标记。 (4) 调用函数（Open function） 当用户双击该模块时调用的Matlab函 数。 (5) 属性格式字符串（Attributes format string）
Simulink四轮驱动小车的数学建模及仿真
---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ Simulink四轮驱动小车的数学建模及仿真摘要本课题建模的对象为前轮转向、后轮驱动的小车。
论文采用机理分析和实验测试相结合的方法，建立该智能小车在平面上运动的双输入双输出模型。
根据小车运行和控制特点，输入量选取智能小车的舵机控制信号和电机控制信号，分别控制车辆转向和前进速度，输出量选取智能小车任意时刻在平面上的坐标。
首先通过机理分析得到智能小车的模型结构，舵机模型为带延迟的一阶微分方程，电机模型为一阶微分方程，在转向时需要在电机模型中加入前轮转向对速度的影响，然后通过运动学建模分析建立智能小车的整车模型结构。
其次，通过实验测试获取不同情况下小车运行数据，接着运用最小二乘法估计出模型中的未知参数。
将得到的模型和实际小车行驶情况进行对比，验证了此模型的有效性和可靠性。
5200关键词：智能车；建模；参数估计1 / 23ABSTRACTThis modelling object is a four-wheel electric smart car. The mechanism analysis method and experimental modelling method are employed to establish a two-input two-output mathematical model for a smart car. The input of the model is servo control signal and motor control signal, which respectively controls the smart car’s turning and speed, and the output of this model is complanate coordinate of the smart car, which has two degree of freedom. Firstly, the model structure is obtained by using mechanism analysis method. Then, the data of various scenarios for the step responses of the system are measured under different input. With least squares method applied, the parameters of the model are identified. Comparing the simulation result (using the identified model) and the actual experience data (using the smart car running with the same setting), we can see that this model is validated and proved to be reliable.Key words:smart car; kinematic model; parameter---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ estimation目次四轮驱动最早应用于第一次世界大战的军事用车，很快这项技术在二战期间美国军事车吉普上得到广泛使用。
车辆典型部件Simulink建模仿真
front suspension
Ff
Fr
rear suspension
44
实战4：半车模型悬架系统
h
x 10-3 15
Vehicle Suspension Model Simulation
10
5
0
-5
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
My
100
50
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
7000
Ff
6500
Trigger
Logic & Bit Op. Continuous Discontinuites Discrete Signal Attributes User-Defined Fcn Ports & Subsystems Ports & Subsystems Ports & Subsystems Ports & Subsystems
Combinatorial Logic：组合逻辑模块；
27
实战2：离合器接合/分离模型
Simulink模型：
Tin
slipping
Tfmaxk
wv
Tin
we
NOT
Fn
回调函数 的使用
Tfmaxk Fn
Tfmaxs part6
1 Gain1
Scope2
1 Gain
Tin
w
locked
locked Tin
实战3：防抱死制动系统（ABS）
Simulink模型精讲
汽车级Simulink建模与仿真
（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）
17
实战1：一个发动机模型
发动机 转速闭 环控制 模型
Desired rpm
speed set point
Throttle setting N
theta
dotmai
dotmai
dotPm
Terminator2 PI controller
Pm mai dotmao Pm
Terminator1 part3
26
实战2：离合器接合/分离模型
基本模块介绍：
Hit Crossing：检测输入从指定方向上到达或通过指定 点（sys_hit.mdl）； Goto/From：信号的跳转。注意 Tag 的可见性； Memory：存储模块（sys_memory.mdl）；
Combinatorial Logic：组合逻辑模块；
5
6
7
8
9
10
5
dottheta
0
45
-5 0 1 2 3 4 5 time in seconds 6 7 8 9 10
作业
1、对半车模型悬架系统进行建模仿真。
46
9
实战1：一个发动机模型
6. 发动机扭矩：
10
实战1：一个发动机模型
7. 发动机角加速度：
11
实战1：一个发动机模型
新能源汽车性能仿真课件：系统仿真与Simulink-
2021年11月1日星期一
第 20 頁
➢3、電腦仿真
➢ 電腦仿真是在研究系統過程中根據相似原理，利用 電腦來逼真模擬研究對象。研究對象可以是實際的 系統，也可以是設想中的系統。
新能源汽車性能 仿真
系統仿真與Simulink
➢ 1.1 動態系統的電腦仿真 ➢ 1.2 動態系統的Simulink仿真 ➢ 1.3 Simulink簡介
2021年11月1日星期一
第2頁
1.1 動態系統的電腦仿真
➢1.1.1 系統與模型
➢ 為了能全面、正確的理解系統仿真，需要對系統 仿真所研究的對象進行概要的瞭解。這裏對與系 統仿真相關的知識——系統與系統模型進行簡單 的介紹。
➢ 若一個系統的輸出完全可以用它的輸入來表示， 則稱之為確定性系統。
➢ 若系統的輸出是隨機的，即對於給定的輸入存在 多種可能的輸出，則該系統是隨機系統。
2021年11月1日星期一
第 10 頁
➢ 動態系統模型又分為離散系統和連續系統。
➢ 離散系統是指系統的操作和狀態變化僅在離散時 刻產生的系統。如交通系統、電話系統、通信網 絡系統等等，常常用各種概率模型來描述。
2021年11月1日星期一
第 18 頁
➢ 按照仿真系統與實際系統時間尺度上的關係，又 可將其分為如下幾類：
➢ (1)即時仿真：仿真時鐘與系統實際時鐘完全一致 。許多仿真應用需要滿足即時性，這時往往需要 即時操作系統或者專用即時仿真硬體的支持。
2021年11月1日星期一
第 19 頁
➢ (2)欠即時仿真：仿真時鐘比實際時鐘慢。當對仿 真的即時性沒有嚴格的要求時，仿真時鐘比實際 時鐘慢，不影響仿真的目的，採取欠即時仿真則 可節約很多資金。
汽车AMT系统的Matlab_Simulink建模与仿真
图 1 汽车 AMT 系统的模型框图
开始 初始化并 设定仿真时间 节气门控制输出 Ut 离合器控制输出 Uc No 被控对象仿真程序 判断是否 换档？ Yes 换档程序
1
汽车 AMT 机械系统模型的建立
在介绍系统各组成部分模型之前，首先对汽车 AMT 系
No
统模型的整体框架作一个概括描述。整车 AMT 系统模型如
ϕ = f ⋅ cos θ + sin θ
f 为滚动阻力系数，一般
f = 0.014 ⎜ 1+
t ——螺杆节距； kf ——离合器拨叉杠杆增力比； F(x) 式中：
——离合器分离套作用力；F1b——膜片弹簧的最大压盘力。 1.3.2 离合器减速机构模型 这里采用螺杆传动型减速机构，其数学模型为：
⎛ ⎝
引
言1
在汽车电控机械式自动变速器（AMT）控制系统的产
图 1 所示，可分为控制器模型和被控对象模型两大部分，其 中被控对象模型包括节气门模型、 发动机模型、 离合器模型、
ne ne 变速器 Uq 节气门 alpha 发动机 Me 离合器 模型 nc 模型 模型 模型 ig ig uc x 控制器模型 角踏板开度 车辆 模型 车速
油门踏板开度节气门开度120806油门踏板开度10节气门对油门踏板的跟踪曲线0402节气门开度02发动机转速200040006000采样点个数时间13踏下油门踏板时节气门的跟踪曲线120806040202节气门开度11离合器起步结合曲线油门踏板开度车速1000200030004000采样点个数时间14回收油门踏板时节气门的跟踪曲线档位值2040030020010012车速及升降档曲线其中仿真得到的曲线图10为节气门对油门踏板的跟踪曲线仿真时假定对油门踏板加上一阶跃信号即瞬间将油门踏板踩下一深度在时间为秒时以一定的速度慢慢地回收油门踏板回到零位图中黄色线所示图中的紫色曲线表示节气门开度情况从曲线上可以看到节气们开度在瞬秒钟内跟踪上油门踏板的开度回收踏板时节气门开度也随之回收表明节气门控制有较好的跟踪性
Carsim和Simulink联合仿真文档PPT教学课件
第15页/共53页
1.2 Carsim建模
图1.12 独立悬架C参数设置界面
第16页/共53页
1.2 Carsim建模
图1.13 轮胎参数设置界面
第17页/共53页
1.2 Carsim建模
转向盘和 转向轴
助力表
助力电机
Carsim整车
图1.14 联合仿真模型
第18页/共53页
弦角信号输入。
第21页/共53页
3 实例操作
打开Carsim，弹出下面对话框：
图3.1 选择Carsim数据库
第22页/共53页
3 实例操作
图3.2 Carsim许可设置对话框
第23页/共53页
3 实例操作
图3.3 Carsim主界面
第24页/共53页
3 实例操作
图3.4 Carsim仿真动画与仿真曲线
第12页/共53页
1.2 Carsim建模
车轮转角
输出
输入
输出 输入
+变形 转向器传动比 +变形
转向盘输入 图1.10 Carsim转向系统示意图
第13页/共53页
1.2 Carsim建模
(a) 转向盘－轮胎
(b) 齿条－轮胎
图1.11 转向系统的传动比关系
第14页/共53页
1.2 Carsim建模
第52页/共53页
感谢您的观赏！
第53页/共53页
图3.23 选择导出变量文件
第44页/共53页
3 实例操作
图3.24 选择Carsim导出变量
第45页/共53页
3 实例操作
图3.25 发送到Simulink
汽车级Simulink建模与仿真
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
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）：
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：
7
实战1：一个发动机模型
4. 进气歧管的压力变化速度：
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）：
Combinatorial Logic：组合逻辑模块；
27
实战2：离合器接合 /分离模型
Simulink模型：
Tin
slipping
Tfmaxk
wv
Tin
we
NOT
Fn
回调函数 的使用
Tfmaxk Fn
Tfmaxs
part6 1
Gain1
Scope2
1 Gain
Tin
w
locked
locked Tin
Continuous
2. 查找表
Lookup TableLoopup Tables
3. 积分器（限幅）Integrator
Continuous
4. 终止仿真
Stop
Sinks
防止“ 除零 ”而采取的措施： 1.0 – u(1) / (u(2) + (u(2) == 0) * eps)
Simulink汽车仿真实例概述.ppt
实战2：离合器接合/分离模型
参数定义：
Tf
优选
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
优选
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：
优选
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
用到的模块一览：
1. 关系运算符 2. 积分器 3. 饱和环节 4. 单位延迟 5. 初始条件 6. 函数 7. 子系统 8. 输入 9. 输出 10ntegrator Saturation Unit Delay IC Fcn SubSystem In1 Out1 Trigger
优选
9
实战1：一个发动机模型
6. 发动机扭矩：
优选
10
实战1：一个发动机模型
7. 发动机角加速度：
优选
11
实战1：一个发动机模型
用到的模块一览：
1. 常量 2. 阶跃 3. 示波器 4. 终端 5. 增益 6. 加减 7. 乘除 8. 求最值 9. 判正负 10. 汇总器 11. 开关
Constant Step Scope Terminator Gain Sum Product MinMax Sign Mux Switch
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