Simulink汽车仿真实例实用教案

1、1内容内容(nirng)概览概览引例：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(fnl)模型防抱死制动系统（ABS）半车模型悬架系统第1页/共46页第一页，共47页。2引例引例(yn l)用 Simulink 对下列微分方程(wi fn fn chn)进行建模仿真uxx 2（u 为常数）tuetx2)(第2页/共46页第二页，共47页。3基本基本(jbn)步骤步骤启动(qdng) MATLAB启动(qdng) 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第3页/共46页第三页，共47页。4扩展扩展(kuzhn)步骤步骤示

2、波器设置多个示波器分别显示(xinsh)多条曲线在一个示波器中显示(xinsh)多条曲线第4页/共46页第四页，共47页。5实战实战(shzhn)1：一个发动机模：一个发动机模型型根据下列(xili)数学模型，用 Simulink 建模仿真。负载(fzi)扭矩（输入）：节气门开度（输入）：第5页/共46页第五页，共47页。6实战实战(shzhn)1：一个发动机模：一个发动机模型型进入(jnr)进气歧管的空气质量速度：第6页/共46页第六页，共47页。7实战实战1：一个：一个(y )发动机模型发动机模型进气(jn q)歧管的压力变化速度：第7页/共46页第七页，共47页。8实战实战(shzhn)

3、1：一个发动机模型：一个发动机模型离开进气歧管的空气质量(kn q zh lin)速度（即进入气缸的空气质量(kn q zh lin)速度）：第8页/共46页第八页，共47页。9实战实战1：一个：一个(y )发动机模型发动机模型发动机扭矩：第9页/共46页第九页，共47页。10实战实战1：一个：一个(y )发动机模型发动机模型发动机角加速度：第10页/共46页第十页，共47页。11实战实战1：一个：一个(y )发动机模型发动机模型用到的模块一览(yln)：常量ConstantSources阶跃StepSources示波器ScopeSinks终端TerminatorSinks增益GainMath

4、 Operations加减SumMath Operations乘除ProductMath Operations求最值MinMaxMath Operations判正负SignMath Operations汇总器MuxSignal Routing开关SwitchSignal Routing第11页/共46页第十一页，共47页。12实战实战(shzhn)1：一个发动机模型：一个发动机模型用到的模块一览：关系(gun x)运算符Relational Op. Logic & Bit Op.积分器IntegratorContinuous饱和环节SaturationDiscontinuites单位延

5、迟Unit DelayDiscrete初始条件ICSignal Attributes函数FcnUser-Defined Fcn子系统SubSystemPorts & Subsystems输入In1Ports & Subsystems输出Out1Ports & Subsystems触发器TriggerPorts & Subsystems第12页/共46页第十二页，共47页。13作业作业(zuy)完成各个(gg)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。第13页/共46页第十三页，共47页。14实战实战(shzhn)1：一个发动机模型：一个发动机模

6、型Simulink模型(mxng)：第14页/共46页第十四页，共47页。15实战实战(shzhn)1：一个发动机模型：一个发动机模型仿真(fn zhn)结果分析：负载(fzi)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(fzi)增大，发动机转速下降并趋于稳定。123发动机转速曲线第15页/共46页第十五页，共47页。16实战实战(shzhn)1：一个发动机模型：一个发动机模型发动机转速(zhun s)闭环控制加入一个离散控制器（PI控制器），通过(tnggu)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。第16页/共46页第

7、十六页，共47页。17实战实战1：一个：一个(y )发动机模型发动机模型发 动 机 转 速(zhun s)闭 环 控 制 模型第17页/共46页第十七页，共47页。18实战实战1：一个：一个(y )发动机模型发动机模型发动机转速(zhun s)闭环控制发动机转速(zhun s)曲线负载扭矩曲线节气门开度曲线第18页/共46页第十八页，共47页。19作业作业(zuy)建立一个完整的带 PI 转速(zhun s)控制器的 Simulink 发动机模型（可参考 ） 。第19页/共46页第十九页，共47页。20实战实战2：离合器接合：离合器接合/分离分离(fnl)模型模型一个离合器集中参数(cnsh)

8、模型第20页/共46页第二十页，共47页。21实战实战(shzhn)2：离合器接合：离合器接合/分分离模型离模型参数(cnsh)定义：fT第21页/共46页第二十一页，共47页。22实战实战(shzhn)2：离合器接合：离合器接合/分分离模型离模型摩擦(mc)扭矩：最大动摩擦(mc)扭矩：最大静摩擦扭矩：对于非金属材料的当量半径第22页/共46页第二十二页，共47页。23实战实战(shzhn)2：离合器接合：离合器接合/分离分离模型模型离合器保持(boch)接合所需要的摩擦扭矩：第23页/共46页第二十三页，共47页。24实战实战(shzhn)2：离合器接合：离合器接合/分分离模型离模型接合/

9、分离(fnl)的有限状态机（FSM）：接合条件lock分离条件unlock原状态mem执行动作locked说 明0000保持分离态0011保持接合态0100保持分离态0110切换至分离态1001切换至接合态1011保持接合态1101切换至接合态1110切换至分离态第24页/共46页第二十四页，共47页。25实战实战2：离合器接合：离合器接合/分离分离(fnl)模型模型基本模块(m kui)介绍：使能子系统：当使能端口的控制信号为正时(zhn sh)，子系统执行（）；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（）；逻辑运算“NOT”：（）；第25页/共

10、46页第二十五页，共47页。26实战实战(shzhn)2：离合器接合：离合器接合/分分离模型离模型基本模块(m kui)介绍：Hit Crossing：检测输入从指定(zhdng)方向上到达或通过指定(zhdng)点（）；Goto/From：信号的跳转。注意 Tag 的可见性；Memory：存储模块（）；Combinatorial Logic：组合逻辑模块；第26页/共46页第二十六页，共47页。27实战实战2：离合器接合：离合器接合(jih)/分离模分离模型型Simulink模型(mxng)：回 调 函 数回 调 函 数(hnsh)的使用的使用第27页/共46页第二十七页，共47页。28实战

11、实战(shzhn)2：离合器接合：离合器接合/分分离模型离模型仿真(fn zhn)曲线：紫色：发动机输入扭矩黄色：离合器夹紧(ji jn)力青色：最大静摩擦扭矩红色：保持接合的摩擦扭矩第28页/共46页第二十八页，共47页。29实战实战2：离合器接合：离合器接合(jih)/分离模分离模型型仿真(fn zhn)曲线：紫色：主动盘转速黄色(hungs)：从动盘转速青色：接合后转速第29页/共46页第二十九页，共47页。30作业作业(zuy)1、复习各类基本(jbn)模块；2、对离合器接合/分离模型进行建模仿真。第30页/共46页第三十页，共47页。31实战实战3：防抱死制动：防抱死制动(zh dn

12、)系系统（统（ABS）单轮制动(zh dn)数学模型：rvvRV /vwslip/1brfwTRFdtdIfvFdtdVmzfFF)(slipf第31页/共46页第三十一页，共47页。32实战实战3：防抱死制动：防抱死制动(zh dn)系系统（统（ABS）Simulink模型(mxng)：第32页/共46页第三十二页，共47页。33实战实战(shzhn)3：防抱死制动系：防抱死制动系统（统（ABS）基本模块(m kui)介绍：传递函数Transfer FcnContinuous查找(ch zho)表Lookup Table Loopup Tables积分器（限幅）IntegratorConti

13、nuous终止仿真StopSinks防止“除零”而采取的措施：1.0 u(1) / (u(2) + (u(2) = 0) * eps)必定非零！第33页/共46页第三十三页，共47页。34实战实战(shzhn)3：防抱死制动系统：防抱死制动系统（ABS）Simulink模型(mxng)精讲bangbang 控制器原理(yunl)：aEUaEUUnmnmk , ,0 , 10 , 1nnkEEU制动系液压管路：一阶惯性环节1.100)(sTBsG第34页/共46页第三十四页，共47页。35实战实战(shzhn)3：防抱死制动系：防抱死制动系统（统（ABS）仿真曲线(qxin)：ctrl=1，AB

14、S制动滑移率曲线黄色(hungs)：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：车轮实际角速度第35页/共46页第三十五页，共47页。36实战实战3：防抱死制动：防抱死制动(zh dn)系统系统（ABS）仿真曲线(qxin)：ctrl=0，非ABS制动滑移率曲线(qxin)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：车轮实际角速度第36页/共46页第三十六页，共47页。37实战实战(shzhn)3：防抱死制动系统：防抱死制动系统（ABS）仿真曲线(qxin)：ABS制动与非ABS制动效果对比02004006008001000120014001600180001

15、00200300400500600700800900ABS制动非ABS制动制动时间（x10-2s）制动距离（feet）第37页/共46页第三十七页，共47页。38作业作业(zuy)1、复习各类基本模块；2、对防抱死制动(zh dn)系统进行建模仿真。第38页/共46页第三十八页，共47页。39实战实战4：半车模型：半车模型(mxng)悬架系统悬架系统半车模型(mxng)悬架系统：第39页/共46页第三十九页，共47页。40实战实战(shzhn)4：半车模型悬架系：半车模型悬架系统统前悬架作用力和扭矩数学模型：第40页/共46页第四十页，共47页。41实战实战4：半车模型：半车模型(mxng)悬

16、架系悬架系统统后悬架作用力和扭矩数学模型：第41页/共46页第四十一页，共47页。42实战实战(shzhn)4：半车模型悬架系：半车模型悬架系统统力平衡(pnghng)方程：扭矩平衡(pnghng)方程：第42页/共46页第四十二页，共47页。43实战实战(shzhn)4：半车模型悬架：半车模型悬架系统系统Simulink模型(mxng)：第43页/共46页第四十三页，共47页。44实战实战4：半车模型：半车模型(mxng)悬架系悬架系统统第44页/共46页第四十四页，共47页。45作业作业(zuy)1、对半车模型悬架系统(xtng)进行建模仿真。第45页/共46页第四十五页，共47页。46感谢您的观看