Simulink汽车仿真实例.ppt

第5章 Simulink仿真实战 车辆典型部件建模仿真,（10学时）,2,内容概览,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,3,引例,用 Simulink 对下列微分方程进行建模仿真,（u 为常数）,4,基本步骤,启动 MATLAB 启动 Simulink 新建一个模型 保存模型 选择合适的模块 模块操作 信号线操作 仿真参数设置 开始仿真,5,扩展步骤,示波器设置 多个示波器分别显示多条曲线 在一个示波器中显示多条曲线,6,实战1：一个发动机模型,根据下列数学模型，用 Simulink 建模仿真。,负载扭矩（输入）：,节气门开度（输入）：,7,实战1：一个发动机模型,进入进气歧管的空气质量速度：,8,实战1：一个发动机模型,进气歧管的压力变化速度：,9,实战1：一个发动机模型,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）：,10,实战1：一个发动机模型,发动机扭矩：,11,实战1：一个发动机模型,发动机角加速度：,12,实战1：一个发动机模型,用到的模块一览： 常量 Constant Sources 阶跃 Step Sources 示波器 Scope Sinks 终端 Terminator Sinks 增益 Gain Math Operations 加减 Sum Math Operations 乘除 Product Math Operations 求最值 MinMax Math Operations 判正负 Sign Math Operations 汇总器 Mux Signal Routing 开关 Switch Signal Routing,13,实战1：一个发动机模型,用到的模块一览： 关系运算符 Relational Op. Logic & Bit Op. 积分器 Integrator Continuous 饱和环节 Saturation Discontinuites 单位延迟 Unit Delay Discrete 初始条件 IC Signal Attributes 函数 Fcn User-Defined Fcn 子系统 SubSystem Ports & Subsystems 输入 In1 Ports & Subsystems 输出 Out1 Ports & Subsystems 触发器 Trigger Ports & Subsystems,14,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。,15,实战1：一个发动机模型,Simulink 模型：,16,实战1：一个发动机模型,仿真结果分析：,负载减小，发动机转速升高并趋于稳定； 节气门开度增加，发动机转速升高并趋于稳定； 负载增大，发动机转速下降并趋于稳定。,发动机转速曲线,17,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。,18,实战1：一个发动机模型,发动机转速闭环控制模型,19,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,20,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） 。,21,实战2：离合器接合/分离模型,一个离合器集中参数模型,22,实战2：离合器接合/分离模型,参数定义：,23,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：,24,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：,25,实战2：离合器接合/分离模型,接合/分离的有限状态机（FSM）：,26,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）；,逻辑运算“NOT”：（sys_not.mdl）；,27,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；,28,实战2：离合器接合/分离模型,Simulink模型：,回调函数的使用,29,实战2：离合器接合/分离模型,仿真曲线：,紫色：发动机输入扭矩 黄色：离合器夹紧力 青色：最大静摩擦扭矩 红色：保持接合的摩擦扭矩,30,实战2：离合器接合/分离模型,仿真曲线：,紫色：主动盘转速 黄色：从动盘转速 青色：接合后转速,31,作业,1、复习各类基本模块； 2、对离合器接合/分离模型进行建模仿真。,32,实战3：防抱死制动系统（ABS）,单轮制动数学模型：,33,实战3：防抱死制动系统（ABS）,Simulink模型：,34,实战3：防抱死制动系统（ABS）,基本模块介绍：,传递函数 Transfer Fcn Continuous 查找表 Lookup Table Loopup Tables 积分器（限幅）Integrator Continuous 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),35,实战3：防抱死制动系统（ABS）,Simulink模型精讲,bangbang 控制器原理：,制动系液压管路：一阶惯性环节,36,实战3：防抱死制动系统（ABS）,仿真曲线： ctrl=1，ABS制动,滑移率曲线 黄色：实际滑移率,车轮角速度曲线 紫色：车轮前进速度折算角速度 黄色：车轮实际角速度,37,实战3：防抱死制动系统（ABS）,仿真曲线： ctrl=0，非ABS制动,滑移率曲线 黄色：实际滑移率,车轮角速度曲线 紫色：车轮前进速度折算角速度 黄色：车轮实际角速度,38,实战3：防抱死制动系统（ABS）,仿真曲线： ABS制动与非ABS制动效果对比,39,作业,1、复习各类基本模块； 2、对防抱死制动系统进行建模仿真。,40,实战4：半车模型悬架系统,半车模型悬架系统：,41,实战4：半车模型悬架系统,前悬架作