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. 弓I例：用 Simulink對(duì)微分方程建模仿真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用 Simulink 對(duì)下列微分方程進(jìn)彳亍建模仿真x = 2x + u（為常數(shù)）x(t) = ue2t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 .信號(hào)線操作8 .仿真參數(shù)設(shè)置9 .開(kāi)始仿真4擴(kuò)展步驟1. 示波器設(shè)置2. 多個(gè)示波器分別顯示多條曲線3. 在一個(gè)示波器中顯示多條曲線實(shí)戰(zhàn)1： 一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)

2、模型根據(jù)下列數(shù)學(xué)模型，用 Simulink 建模仿真。1. 節(jié)氣門開(kāi)度（輸入）：8.97. t 511.93. t 之 52. 負(fù)栽扭矩（輛入）：t 2Load(Nm) = 20.25.2t Ht8實(shí)戰(zhàn)1: 一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)模型3. 進(jìn)入進(jìn)氣歧管的空氣質(zhì)量速度：3 = f gm)= mass flow tale it no nianifokl (g/s) wliere./ =2821- 032318 + 0.102%2 -0.000388 = (hiottle angle (cleg)P.i = manifold pressure (barPai ib = ambient (atmosplwi ic

3、) pressure (bar)實(shí)戰(zhàn)1: 一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)模型4. 進(jìn)氣峽管的旺力變11速度：where.R = specific gas constantT = temerature (*K)Vm = manifold vulunie (in )= mass flow rare of air out of rhe manifold (g/s)/ = rate of change of manifold pressure |bar/s)8實(shí)戰(zhàn)1: 一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)模型5. 南開(kāi)進(jìn)氣岐管的空氣質(zhì)量速度(即進(jìn)入氣缸的空氣質(zhì)量速度)：而w =-0.366 + 0.08979 -G.O331NP； +0.000L

4、V2PMwhere,N = engine speed (rad/s) Pm = iiianifold pressure (bar)實(shí)戰(zhàn)1: 一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)模型6. 發(fā)動(dòng)機(jī)扭奐巨：Torqu,w =-181.3 + 37,36，, + 21.91 (4 /F) - 0.85(A /F)2+0.26t- 0.002802 M 027JV-0.000107N二 +0.00048:V(t+2.55ynj,r -0.0572n)dwhere.m. = mass of air in cylinder for romhnsrion (g)A/F =alr to fuel ratioo spark advance

5、 (degrees before lop -dead - centerTcjqi%唁 torque prrxiurecl by the engine (Nm)10實(shí)戰(zhàn)1: 一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)模型7. 發(fā)動(dòng)機(jī)角力口速度：JN = Torque - Torquewhere.J - Engine rotational moineiit of ineitia (kg in2) N = Engine acceleration (rad/s2)11實(shí)戰(zhàn)1: 一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)模型1.常量Constant2.階躍Step3.示波翳Scope4.終端Terminator5.增益Gain6.加減Sum7.乘除Product8.

6、求限值MinMax9.判正負(fù)Sign10.匯總器Mux11.開(kāi)關(guān)Switch用到的模塊一覽：SourcesSourcesSinksSinksMath Operations Math Operations Math Operations Math Operations Math Operations Signal RoutingSignal Routing12實(shí)戰(zhàn)1: 一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)模型用到的模塊一1. 關(guān)系運(yùn)笄符2. 枳分騁3. 飽和環(huán)節(jié)4. 單位延遲5. 初始條件6. 西數(shù)7. 子系統(tǒng)8. 榆入9. 榆出10. 觸發(fā)器Relational Op. Integrator Saturation Un

7、it Delay IC Fen SubSystem In1 Out1 TriggerLogic & Bit Op. Continuous Discontinuites Discrete Signal Attributes User-Defined Fen Ports & Subsystems Ports & Subsystems Ports & Subsystems Ports & Subsystems13作業(yè)完成各個(gè)子系統(tǒng)的建模。下節(jié)課將這些子系統(tǒng) 組裝成一個(gè)完整的發(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)模型仿真結(jié)果分析：1 .負(fù)載減刁、，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)逑

8、升高并趨于穩(wěn)定；2 .節(jié)氣門開(kāi)度增加，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高并趨于穩(wěn)定；3 .負(fù)載增大，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降并趨于穩(wěn)定。發(fā)動(dòng)機(jī)楂迪曲瓏I 25032000tSM16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)控制0 = Kp(A1-N) + K/(Ns -N)山，Ne = speed set point Kp = proportional gain K j = integral gain力口入一個(gè)高效控制器(PI控制器)，通過(guò)一個(gè)快速節(jié) 氣門執(zhí)彳亍器調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使得員載轉(zhuǎn)矩的變化對(duì) 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的影響最小。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)控制 模型實(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)控制發(fā)動(dòng)機(jī)也迎曲

9、嫁負(fù)數(shù)扭矩曲俄節(jié)氣門開(kāi)度曲伐作業(yè)建立一個(gè)完整的帶 P1 轉(zhuǎn)速控制器的 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)商合器集中參數(shù)模型實(shí)戰(zhàn)2：離合器接合/分離模型參數(shù)定義：Th 一 input (engine) torqueFri = nii rates at (hc-rnginc aiul ti ansiiiissioii/vcliicle sides of I he cluk ha 氏 =Hneaf+ 1, En 0uk=i，-Ug En-a1-1, E“o制動(dòng)系液壓管路：一階慣性環(huán)節(jié)G(s) =100TB.s +1仿真曲線：ctrl=

10、l, ABS制動(dòng)滑移率曲線黃色：實(shí)際滑移率實(shí)戰(zhàn)3：防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）車輪沖通度曲貨:車輪前進(jìn)速度折算角速度 黃色：車輪實(shí)際角速度實(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)車輪洋速反曲瓏:車輪前進(jìn)速度折算角速度 黃色：車輪實(shí)際角速度滑移率曲線黃色：實(shí)際滑移率仿真曲線：ABS制 動(dòng)與非ABS制動(dòng)效果對(duì)比(V3J)相版*基制動(dòng)時(shí)間（xlCPs）38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)行建模仿真。39實(shí)戰(zhàn)4：半車模型懸架系統(tǒng)半車模型懸架賽統(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:Ffrnm =汰 f (L

11、fO -z) 2C r(Lr6-z).F = upward ivite on body horn lioni suspuiislonK f .C f = suspension spring rate and damping rate at each wheel/ f horlznnral rlKranco from body center of gravity tn front suspension6.6= pitch (rotational) angle and rate of changez . z = Imminc? (vertical) listan(e and velocityA f

12、rom =_/,/ rtmu，= pit( h inonient 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：Fz = -2Kr (乙8 + z) - 2Cf (L* + 2).F3 = upward force on body from rear suspensionKt X r = suspension spring rate and damping rate ar each wheelLr - horizontal distance fiom body center uf gravity to rear suspensionnw = LFrgr A/rpar = pitch nioincnt due to icar suspension42實(shí)戰(zhàn)4：半車模型懸架系統(tǒng)力平衡方程:M 卜=bodv massg