完整版CarSim、Simulink联合仿真

1、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，

2、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 MATLAB , 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；

3、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

4、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 我们可以在Simulink| sle a Dyar ccripo nsri徇的画拉一 而看山十丫如 曲目事Braket口稹用?旧u曰w pat ntsFOgilrahRoadSpeed cowonerSprung tioes豪日曰nnj启电小事Tinw图2.1 CarSim导入变量分类中定义变量，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Si

5、mulink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。CategoriesS&lect hyof comiponpntAerodynamicsAuzil nry varinblebAxlesBrfikSSCameraChecsis mDtionDrivtr modelDriver preview pcinHExteinal actionsGmuidInstrumentsPowertrainRoadSensorsSh&cowStee-ingSuspensionsTimeTines图2.2 CarSim导出变量分类图2.3为CarSim软件所提供的一个 CarS

6、im与Simulink联合仿真的例子ispiav图2.3简单驾驶员模型Wheels Saiiii *Hi * *hh * inCarSim 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。(1)双击桌面上 CarSim的图标例：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Si

7、mulink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。,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Dont show this window the next time you start 选中；(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

8、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 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2.6中所示2.7。图2.7仿真动画与曲线Example和点膻，“组dataset,如图2.8,在_ABS,然后点击set,以完成新建。e jABSTh e cutrertt caiegory end Die fcr m值 daica sei ate shown i n Me 城 n dnw *nle bar. The screen wil h d弓丫讦。to” r

9、hr twrE3 in 伸的 口寸 f uei 产11 cli成，b .布11 或f Mo Choftgr；图 2.8 新建 dataset(5)选择datasets下拉菜单，看有何不同，如图 2.9。Ereceding Dati5ctCtrl i UpDataietCtrltDon* * Quick Start Cinidf1* C& a.D COSIN $ niroM* CG 8.0 Encrypted 力rdiks1* C5 方，0 1 Ive AnirTfii rM PlorlPi* CS &.D Motion Ratios from TablesI*仃跣。New chic wa叩*工

10、* R.O Rudd Rougihn* CS &.0 一raffle and 的时$B*CauO VarinbIo Width RoadsIAPFC EffectsArirnator f早日:we，Drake TestingkQatm CQr%!craQnFMent-Oiwpri Testi*Example,Extended M(x=ek.一Exferna 1 Conlfd of RunsHand ling re&tingiIK 生 C TlKtiLafcVTEWrPowertrainR电也rmq Poirts Acte, and Race arsors*Ride resrl ngSinwfn

11、kStabiity TestingStaying TMtlrgISlrspen5ior TestingI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) oVehicle & Iracdure(a)LN。口日也;E|Copy and Link OatawtJSA-(jIhi5a B Chau案B-。弱氧H独hfaadtC5e:/图2.14仿真工况设置4)设置仿真时间：同样在设置仿真工况的主界面里，在如图 2.15所示的文本框内输入10。Start nnd Stop CcndirtmnsSlap njn 就 fpechied 事&

12、*jTim曰 与 gRn曰d &阳i口师(m)巾| Q :0| 与叩？ IQ 1 RciMfairwCi &口0-1产疝国日曲un dR如i博丁图2.15仿真时间设置5)选择前面新建的仿真工况：0点击Horne,返回CarSim的主界面，选择前面新建的 Split Mu 工况，如图2.16。图2.16选择仿真工况6)设置仿真步长：在CarSim主界面下，点击下拉菜单Tools,选择Preferences,出现如图2.17的 界面，在图中红色圆角矩形框内，将仿真步长设为0.001s。图2.17设置仿真步长(8)点击I RunM拙Modol运行数学模型，计算结束后，点击观看仿真动画，看一下无ABS

13、车辆在对开路面上紧急制动的效果，如图 2.18所示，也可以点击来绘制曲线。Plot图2.18仿真动画显示(9)建立CarSim与Simulink联合仿真的模型：1)点击如图2.19所示的下三角，选择Models:SimulinkModels:Run Math ModelWrite all ajeilable outputsOutput Maricib棺 s:Run Control: Built-In SolversNo linked libraryModels: Self-Contained SolversModels: SimulinkModels; Transfer to Local Wi

14、ndows DirectoryModek: Transfer to RT-Lab TargetModels: Transfer to dSPACE TargetModek; Transfer to Target by FTPMod&k： ETAS ASCETModels: LabVIEW For Windows (VI)Models; Transfer to LabVIEW RT Target图 2.19 选择 Simulink 接口2)点击如图2.20所示的下三角,选择Link to New Dataset。Run Control: Built-In SolvereRun Math Mode

15、lNu Jajn&rl sb eUblIw No 口*口上Lnk to N?w 口st打弱A3 ControllarActive SuiaonjiDnbion tireBffake Cent, with Moving Objects (2 Sensors；Brake Cort. Moving Objects (C&B)&rke Cortrol 丽t卜 McvnQ O3iedCujIdft Stftftr S-FuncliunDriver node rcsa)Eitried SaiPiysFnur wippI starring v畔tannHtt 卜 Corrtro lrTypt H 弋匚 an

16、trollrType B ABS Controller vudynmYrnodPAdmptitQ chj se cortrolESCExam pitErtemal nnwert飞 in图 2.20 Link to New Dataset3）此时将弹出一个如图 2.21所示的对话框，在文本框中依次输入Example和ABS点击Copy and Link完成新建，如图2.22。图2.21新建一个与 Simulink联合的 DatasetRun Control with Simulink|Run Now.要to &mulink|A日6FNo Rataipt03y 3nH Link DatasetAB

17、S Contrcllerxti抬 Sj?pemyiblow tirsBrae font with Mo/ing Objects (2 Sensors0raExampleFvtFrnal Pnwprnin图2.22选择建立的ABS dataset4)点击ABS1,如图2.24所示，注意到：浏览工作路径：在这里选择 D:Program FilesCarsimData ; Simulink Model 的路径：在 D:Program FilesCarsimDataExtensionsSimulink 目录下新建一个空白的Simulink Model ,命名为 ABS.mdl。点击 I浏览ABS.md

18、l ,如图2.23所示 pnj卬211尸|日外匚口fEJdta| -irnuhn Mcide 口*rugfcrn Fd日鼎CamDaEExI日nsm器mHinkgS过 rndlWfirhng direiKityFcrG斗tmY(钿白皿H口三 | Jse 32-fait - lab IIde iIHy Slnulnk “rk ng dirgcfcir-Fl Specif7S 刃 1 j即 DLL 力伯：Senw here图2.23选择路径图 2.24 Simulink ExampleABS的主界面5)定义CarSim的导入变量：点击如图2.25(a)所示的下三角，选择I/O Channels:I

19、mport,然后按图2.25(b)、(c) 新建导入变量；*0/制|Lrk Me tWtflse4DrlrtfHlrth GorrtmllM口也r a* A&E 也锄 力dlf Mg*43司E酎川g EEOEESCM-flltAa恻M叩小Pfrwmln irnpcirKimrln and tJip. frpeHli Now Vrt(c)图 2.25 新建 ABS input点击AES input,显示如图2.26,这里需要浏览找至U Readme file for output ,这里为 ProgramssolversReadMei_i_imports_tab.txt 。定义 CarSim导入

20、变量为 4个车轮的轮缸压力，顺序依次为:IMP_PBK_L1（左前轮缸压力 MPa）、IMP_PBK_R1（右前轮缸压力MPa）、IMP_PBK_L2（左后轮缸压力MPa）、IMP_PBK_R2（右 后轮缸压力MPa），记下导入顺序。图2.26定义CarSim导入变量6）定义CarSim的导出变量：步骤同5）定义CarSim的导入变量相同，首先新建名为 ABS output的一个dataset。点ABC outpui弹出如图2.27所示的界面，这里需要浏览找到Readme file for output , 这里为 ProgramssolversReadMei_i_outputs_tab.tx

21、t 。 定义 CarSim 的 导出变量依次为：Vx_L1（左前轮速km/h）、Vx_R1（右前轮速km/h）、Vx_L2（左后轮速km/h）、Vx_R2（左前轮速km/h）、Vx_SM（汽车质心处的速度km/h）、Pbk_Con（主缸压力的 控制输入MPa），记下导出顺序。图2.27定义CarSim导出变量7）点击也触，返回CarSim主界面，然后点击图 2.27所示的Send to Simulink,此时Matlab及前面所新建的空白的模型 ABS.mdl将被打开，如图2.28。Run Control wilh SimulinkRun Naw Send to Simulink 国岫拉下AR

22、S!Write dl available outpuisOutput vari ad et;图2.27数学模型求解器reCW + I*f m3 pr-H*Rii.l. knl uriw4Mw r blii-Hll图 2.28 MATLAB Command Window 及 ABS.mdl8)在 MATLAB Command Window 中键入 simulink ,回车，打开 Simulink Library Browser,注意现在的 Simulink Library Browser 比单独运算 MATLAB/Simulink 时多了一个CarSim S-Function ,如图 2.29

23、所示，将施拽到 ABS.mdl 里，显示为CarSim的导入得黑瞿管,注意此模块恰好有一个输入接口和一个输出接口，分别对应着 变量和导出变量。F口 , + M |C vSIh - Piuicti4ni Tn. -.=, 1cis c3dc _ = s= fix v*hi:t*te that siSim ul 吐切 Conrrwnlj 皿d BkxW至 Canin.KiusA DkconCnuitlK Disrirtc切 Uigk nd BFtCpvrdtfsni* uaokup TablM 用 Math Cpe1 alijFte . Modl VBFificJtlCn一切 Mcnd ei-Wc

24、de Util ties hj FHs & Stbsystems坦 守gnaI Attributes: h| sJqnal RoLtlnq it q# it Source切 - irr 口福F unctiin1S Addition Mdth kDiEcrsti A仲熊pas Bhclcdi；3f“FT工 IJW TW3； V 却=mCdt&rri 5-Furktfofi-i Qdmmurk屯cnq Ekx卮。 C*ntr&l S产t朗廿 Tecilb&E Datd Ac)uihhjon Toolbox J： madded Targrt for iTrfireo- EmDdd&d Tdirq.t

25、 fcif Motoko rms?ddpd TargQt far Mofom图 2.29 含有 CarSim S-Function 模块的 Simulink Library Browser9）在ABS.mdl中加入 ABS控制策略，CarSim的导出量经过 Simulink计算，决策出各 个轮缸的压力，然后导入到CarSims模块里，如图2.30所示图2.30 CarSim与Simulink联合仿真的 ABS控制模型10）返回CarSim主界面，点击Bun Now运行结束后，再点击Send to Simulink 弹出ABS.mdl ,如图2.30,点击模型的 ,即可运行整个模型。说明：若对 CarSim软件里白参数（车辆参数、仿真工况等 ）进了修改，则要再点击 Bun Now,运行结束后，然后点击lend to Sinnulinlc.,来重新读入修改后的参数，最后点击模型的 ,运行整个模型；若只在Simulink模型里作相应的修改，不影响CarSim中的参数，直接点击 . 即可。图2.31加入ABS