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MA TLAB，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

仿真；

●先进的事件处理技术，实现复杂工况的仿真；

●友好的图形用户界面，可快速方便实现建模仿真；

●提供多种车型的建模数据库；

●可实现用户自定义变量的仿真结果输出；

●可实现与simulink的相互调用；

●多种仿真工况的批运行功能；

2 CarSim与Simulink联合仿真

2.1 Simulink接口

1) 变量由Simulink导入CarSim（导入变量）

可由Simulink导入到CarSim中的变量可达160多个，主要分为以下几部分：

⏹控制输入

⏹轮胎/路面输入

⏹轮胎的力和力矩

⏹弹簧及阻尼力

⏹转向系统的角度

⏹传动系的力矩

⏹制动力矩及制动压力

⏹风的输入

⏹任意的力和力矩图2.1 CarSim导入变量分类

我们可以在Simulink中定义变量，也可以在其他软件中定义并导入Simulink模型中，导入的变量将叠加到CarSim内部相应的变量中。

2）变量由CarSim导入Simulink（导出变量）

导出变量可以应用于用户自定义的Simulink模型，CarSim的导出变量多达560之多，如车辆的位置、姿态、运动变量等。

图2.2 CarSim导出变量分类

图2.3为CarSim软件所提供的一个CarSim与Simulink联合仿真的例子

图2.3 简单驾驶员模型

2.2 CarSim与Simulink联合仿真

以CarSim中所提供的与Simulink联合仿真的一个例子为例（稍有修改），来介绍CarSim 与Simulink联合仿真的整个过程。

例：

车型B-class，Hatchback:No ABS

初始车速65km/h

节气门开度0

档位控制闭环四档模式

制动2s后紧急制动

方向盘转角0deg

路面对开路面

仿真时间10s

仿真步长0.001s

说明：选用同一车型的两辆汽车，同样的仿真工况，但其中一辆加入在Simulink中建立的ABS控制器，相当于一辆汽车带有ABS，而另一辆汽车没有带ABS，方便对比。

(1) 双击桌面上CarSim的图标，运行CarSim，这里选用是的CarSim8.0版本；

(2) 出现‘选择数据库’对话框，如图2.4所示，选择好数据库文件夹后点击‘Continue with the selected database’，若想要不再出现此对话框，可以将左下角‘Don't show this window the next time you start’选中；

图2.4 选择数据库

(3) 然后将会出现如图2.5所示的对话框（‘许可设置’），选择‘Select’，即可打开CarSim 的主界面，如图2.6所示；

图2.5 许可设置

图2.6 CarSim主界面

由图2.6可以看到在CarSim主界面中，主要有三大部分：车辆参数及仿真工况的设置、数学模型求解、后处理。用户可以修改车辆参数，根据需要来设置仿真工况，图2.6中所示为双移线仿真工况。在后处理部分，可以显示模型的仿真动画及绘制仿真曲线，如图2.7。

图2.7 仿真动画与曲线

(4) 点击，来新建一组dataset，如图2.8，在两个文本框中分别输入'Example'和'ABS'，然后点击'set'，以完成新建。

图2.8 新建dataset

(5) 选择'datasets'下拉菜单，看有何不同，如图2.9。

图2.9 第(4)步中所建的dataset

(6) 点击图2.10(a)中的下三角，选择相应的车型，如图2.10(b)。

(a) (b)

图2.10 选择车型

(7)新建一个所要求的仿真工况：

1)点击图2.11中所示的工况，如图2.12所示。

图2.11 120km/h双移线仿真工况

图2.12 120km/h双移线仿真工况的主界面

2) 新建仿真工况，点击，在图2.13中的文本框中依次输入‘ABS Example’和‘Split Mu’，点击‘Set’完成新建。

图2.13 新建仿真工况

3) 根据例子中的要求设置仿真工况：

●初始车速为65km/h；

●节气门开度为0；

●2s后紧急制动；

●档位控制选用闭环四档模式；

●方向盘转角为0deg；

●路面选择对开路面；

完成设置后，如图2.14所示。