汽車級(jí)Simulink建模與仿真.

1、車輛典型部件Simulink建模仿真（車輛工程專業(yè)）內(nèi)容概覽1. 引例：用 Simulink對(duì)微分方程K模仿真2. 一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)模型3. 離合器接合/分離模型4. 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）5. 半車模型懸架系統(tǒng)2引例用 Simulink 對(duì)下芳!J微分方程進(jìn)彳亍建模仿真u為常數(shù)）x(t) = ue2tx = 2x + u基本步驟1.啟動(dòng)MATLAB2.啟動(dòng) Simulink3.新建一個(gè)模型4.保存模型5.選擇合適的模塊6.模塊操作7.借號(hào)線操作8.仿真參數(shù)設(shè)置9.開(kāi)始仿真5擴(kuò)展步驟1. 示波器設(shè)置2. 多個(gè)示波器分另!J顯示多條 曲線3. 在一個(gè)示波器中顯示多條曲線25.6實(shí)戰(zhàn)仁一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)模型木

2、艮據(jù)下列數(shù)學(xué)模型，用 Simulink 理模仿真。1. 節(jié)化門(mén)開(kāi)度（輸入）:/7i/Drr/e(deg)= 8.97. t 511.93, t 2 52. 負(fù)載扭矩（輸入）:25,= 20.t8實(shí)戰(zhàn)1: 一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)模型3. 進(jìn)入進(jìn)住歧管的空氣質(zhì)量速度：叫/ = fWgPm)= mass flow rate into manifoki (g/s) where./ (8) = 2821- 0323IB + 0.10羽炒 一 0000206 = (hiottle angle (cleg)Ptn = manifold pressure (l)arPai ib = ambient (atmosplwi

3、ic) pressure (bar)實(shí)戰(zhàn)1: 一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)模型4. 迓氣岐菅的壓力變化速茂:PT where.R = specific gas constantT = tenieraturc CK)Vm = manifold vulunie (in )ni 切 = mass flow rare ot air out of rhe nwnifold (g/)PJn = rate of change of manifold pressure |bar/s)9實(shí)戰(zhàn)1: 一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)模型5. 離開(kāi)進(jìn)氣歧管的空耗質(zhì)気速度 （即進(jìn)入久缸的空久質(zhì)量速度）:mM =-0.366 + 0.08979 一00337代

4、巧+000012沖where.N = eiigiiie speed (rad/s) Pm = nianifokl piesziiE (l)ai)實(shí)戰(zhàn)仁一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)模型6. 發(fā)切機(jī)扭夕巨：Torqu =-181.34- 37936“ + 21.91 (人 /F) - 0.85 (A /F)2+0.26t - 0.0028c 2 -K) 027Ar-0.000107N: +0.00048:V(r+2.55ynjr -0.0572n)dwhere.m. = mass of air in cylindor for romhnsrion (g) A/F =air to fuel ratioo spark

5、advance (degrees before lop (1亡4(1 centerTeqiw和電 torque prrxiurecl by the engine (Nni)10實(shí)戰(zhàn)仁一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)模型7. 發(fā)動(dòng)機(jī)角力速度：JN = Toiqu嘰 -Torquelou(fwhere.J = lingine rotational moineiit of ineilia (kg in2)N = Engine acceleration (rad/s2)11實(shí)戰(zhàn)仁一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)模型用至J白勺模塊一覽：1.常量ConstantSources2.階脈StepSources3.示波芻ScopeSinks4.終端Ter

6、minatorSinks5.GainMath Operations6.加減SumMath Operations7.乘除ProductMath Operations8.求般值MinMaxMath Operations9.判正負(fù)SignMath Operations10.匯總器MuxSignal Routing11.開(kāi)關(guān)SwitchSignal Routing13實(shí)戰(zhàn)1: 一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)模型1.關(guān)系運(yùn)算符Relational Op.2.積分甜In tegrator3.飽和環(huán)卒Saturation4.單位延遲Unit Delay5.初始條件IC6.函數(shù)Fen7.子系統(tǒng)SubSystem8.輸入In19.

7、榆出Out110.融發(fā)器Trigger用至！J的模塊一覽：Logic & Bit Op. Continu ousDisc ontinu ites DiscreteSignal Attributes User-Defined Fen Ports & Subsystems Ports & Subsystems Ports & Subsystems Ports & Subsystems作業(yè)完成各個(gè)子系統(tǒng)的理模。下節(jié)*5果將這些子系統(tǒng) 組裝成一個(gè)完簽的發(fā)動(dòng)機(jī)模型。14實(shí)戰(zhàn)1: 一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)模型Simulink模型：實(shí)戰(zhàn)1： 一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)模型仿真纟吉果分析：1.2.3.發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)逸曲線DIMao(ntSM0E

8、rhw otrwt 01 35tn負(fù)載減小發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高并擔(dān)于穩(wěn)定； 節(jié)代門(mén)開(kāi)度土曾力口，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)迪升高并趟于無(wú)建定；217實(shí)戰(zhàn)仁一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)模型發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)扌空制 =KpkJ 叫-Ng,N* = speed set pointKp = proportional gain K j = integral gain加入一個(gè)離散控制器（PI控制器）, 通過(guò)一個(gè)快速節(jié) 氣門(mén)執(zhí)彳亍器調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使訝負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變化對(duì) 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的影響最b。實(shí)戰(zhàn)1： 一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)模型發(fā)動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)速閉 環(huán)控偉U實(shí)戰(zhàn)仁一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)模型發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)扌空制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)迪曲線負(fù)政扭柜曲線節(jié)r門(mén)開(kāi)度曲線作業(yè)瑕立一個(gè)完整的帶 Pi 轉(zhuǎn)速控制

9、器的 Simulink 發(fā)動(dòng)機(jī)模型（可參考enginewc.mdl）。20實(shí)戰(zhàn)2:離合器接合/分離模型一個(gè)離合器集中參數(shù)模型實(shí)戰(zhàn)2：離合器接合/分離模型參數(shù)定義：Th i【i卩I” (tligine) torqueFri = ne lequiiecl of (lie clutch to iiktiiitain lockup23實(shí)戰(zhàn)2:離合器接合/分離模型摩擦扭矩：TluM = JJ% J 旳A=_典廠；宀澎違RFz 善珂（巧-T）對(duì)于非金JW材最大動(dòng)摩擦扭矩:曲=述人山最大青爭(zhēng)摩擦扭矩:23料的當(dāng)量半飪25實(shí)戰(zhàn)2：離合器接合/分離模型離合器保持接合所需要的摩擦扭矩:Tf =I Tjn -（人-

10、丿 A ）人+/Slip pingand1 1fLocked4 = Tm- b.3. - Td卜卜J（4 +人）仍=幾一（九+%”g = T“- e Amv =仇=e =sgn（u 叫）G 怎乙=0丿k | 如實(shí)戰(zhàn)Z離合器接合/分離模型接合/方離的有限狀態(tài)機(jī)(FSM):搔合條件分離條件原狀態(tài)執(zhí)行動(dòng)作說(shuō)陰lockunlockmemlocked00000011保知按合態(tài)01001*待分離態(tài)01105換至分離態(tài)1001切換至按合態(tài)1011保玲接合態(tài)1101切換至按舍態(tài)1110切按至分離態(tài)實(shí)戰(zhàn)Z離合器接合/分離模型基本模塊介紹:使玄邑子系統(tǒng)： 當(dāng)使貝皂端口白勺控制信號(hào)為正時(shí)， 子系統(tǒng) 執(zhí)行(sys_c

11、nablc.mdl);*蟲(chóng)發(fā)子系統(tǒng)： 子系統(tǒng)只在觸發(fā)事件發(fā)生的時(shí)刻執(zhí)彳亍， 并保持該時(shí)刻的輸出直至下一次命蟲(chóng)發(fā)事 件發(fā)生(sys_trigger.mdl);邏輯運(yùn)算NOT: (sys_not.mdl);27實(shí)戰(zhàn)2:離合器接合/分離模型基本模塊介紹:Hit Crossing :檢測(cè)輸入從指定方向上到達(dá)或通過(guò)指定 點(diǎn)(sys_hit.mdl);Goto/From :借號(hào)的跳轉(zhuǎn)。注戀Tag的可見(jiàn)性;Memory : 存儲(chǔ)棋塊 (sys_memory.mdl);Combinatorial Logic :組合邏輯棋塊；27實(shí)戰(zhàn)2：離合器接合/分離模型29實(shí)戰(zhàn)Z離合器接合/分離模型仿真曲線：黃色斉色發(fā)動(dòng)機(jī)

12、榆入扭矢巨離含器夾緊力最大舲摩擦扭矩 保持接含的卑擦扭矩實(shí)戰(zhàn)Z離合器接合/分離模型仿真曲線：30作業(yè)1、復(fù)習(xí)各類基本模塊；312、對(duì)離合器扌妾合/分離模型進(jìn)行理模仿真。實(shí)戰(zhàn)3：防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）單輪制動(dòng)數(shù)學(xué)模型:slip = -ejv5=曲乙Q t C2 C3 04 CiS 0E 4 70805實(shí)戰(zhàn)3：防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）實(shí)戰(zhàn)3：防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）基本模塊介紹：1.2.3.4.傳遞函數(shù)積分器（PRM） 終止仿真Transfer FenContinuousLookup Table Loopup Tables In tegratorContinuousStopSinks防止“除尊”

13、而采職的蠟施：L0 - u( I) / (u(2) + (u(2) = 0) * eps)立定非半！Simulink模製:實(shí)戰(zhàn)3：防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）Simulink模型精講bangbang控制器尿理:乙,Ena-匕，En -aEg)制動(dòng)系液壓管路：一階慣J生環(huán)節(jié)100TB.s +1仿真曲線：ctrl=l, ABS制動(dòng)潸移率曲線黃色：實(shí)際滑移率實(shí)戰(zhàn)3：防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）車輪用速反曲線:車輪對(duì)進(jìn)速度折算甬速度 址色：車輪實(shí)際用速度實(shí)戰(zhàn)3：防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）仿真曲線：ctrl=（）t 非ABS制動(dòng)車輪用速度曲線:車輪對(duì)進(jìn)逮度折算甬速度 黃色：車輪實(shí)際用速度潸移率曲線黃色：實(shí)際滑移率

14、仿真曲線：ABS制動(dòng)與mEABS卅J動(dòng)效果對(duì)上匕(VUJ)UABS制動(dòng)實(shí)戰(zhàn)3：防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）作業(yè)1、復(fù)習(xí)各類基本模塊；2. 對(duì)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行理模仿真。實(shí)戰(zhàn)4：半車模型懸架系統(tǒng)半車模型懸架系統(tǒng):40實(shí)戰(zhàn)4：半車模型懸架系統(tǒng)前懸架作用力和扭矩?cái)?shù)學(xué)模型:F k倣=f I- z) +2C f (Zr6l-z).F z. = upward ioite vn body hum lioni suspensionK f .C $ = suspension spring rale and (ianiping rate at each wheel/ r horl7nnral rlKranco fro

15、m body cenrcr of gravity tn front suspension8.0= pitch (rotational) angle and rate of change7 z = iMiiinc? (erlical) listane and velocity= pitch moment due to front suspension實(shí)戰(zhàn)4：半車模型懸架系統(tǒng)后懸架作用力和扭矩?cái)?shù)學(xué)模型:F = -2Kr (Lr9 + z) - 2C( + z).Fg = upward force on body from rear suspensionKt = suspension spring rate and damping rate ar each wheelLr - horizontal distance fiom body center of gi avity to retu suspensionf nwA/rpar = pitch rnoincnt due to icar suspension42