CarSim介紹的課件資料

CarSim介紹的課件資料第1頁/共50頁目錄

MSC公司簡介CarSim軟件介紹CarSim軟件應(yīng)用CarSim交通模塊

CarSim用戶SILDrivingSimulatorHILSensors第2頁/共50頁MSC公司簡介建于1996年是從UMTRI（密西根大學(xué)交通運輸研究所)脫離出來的專門研究汽車動力學(xué)軟件的專業(yè)公司第3頁/共50頁MSC公司產(chǎn)品

CarSim—針對四輪汽車、輕卡、賽車

TruckSim—針對多軸、雙輪胎的卡車

BikeSim—針對摩托車

SuspensionSim—針對懸架第4頁/共50頁目錄MSC公司簡介

CarSim軟件介紹CarSim軟件應(yīng)用CarSim交通模塊

CarSim用戶SILDrivingSimulatorHILSensors第5頁/共50頁CarSim介紹專門針對車輛動力學(xué)的仿真軟件，車輛對駕駛員輸入、路面輸入及空氣動力學(xué)輸入的響應(yīng)車輛動力學(xué)：操縱穩(wěn)定性、動力性、經(jīng)濟(jì)性、制動性、平順性實時的硬件在環(huán)測試：用實物機械/電子零部件來替代CarSim的數(shù)學(xué)模型，在實時的環(huán)境下聯(lián)合仿真駕駛模擬器：駕駛?cè)藛T參與到實時仿真的環(huán)境中，來體驗未來車的駕駛性能

交通環(huán)境及傳感器：駕駛員輔助系統(tǒng)開發(fā)第6頁/共50頁CarSim數(shù)據(jù)庫TheCarSimVehicleFamilyA-classHatchbackB-classHatchback,SportscarC-classHatchbackD-classMinivan,Sedan,SUVE-classSedan,SUVF-classSedanEuroVanF33-WheelerGTPickupMiniTruckTrailersTractors第7頁/共50頁CarSim軟件特點使用方便運算迅速仿真精確有良好的擴(kuò)展性行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)軟件第8頁/共50頁CarSim的結(jié)構(gòu)圖形用戶界面用于定義車輛的特性參數(shù)及仿真工況數(shù)學(xué)模型用來仿真求解用仿真器進(jìn)行三維動畫播放，用繪圖軟件繪制結(jié)果曲線Graphicaldatabase第9頁/共50頁CarSim的數(shù)學(xué)模型建立在UMTRI三十多年的研究基礎(chǔ)之上慣量測試輪胎測試懸架測試建模,算法,&仿真測試和分析參數(shù)測量第10頁/共50頁面向系統(tǒng)的建模模型的復(fù)雜程度適合于底盤控制系統(tǒng)的開發(fā)及整車的虛擬仿真模型運算穩(wěn)定在PC機上能達(dá)到實時的運算速度所有的模型參數(shù)都可以通過測試的手段獲取LateralG01020-0.500.5CarSimRoadTest01020-20-1001020Yawrate-deg/s第11頁/共50頁車輛模型的簡化剛體簧載質(zhì)量

1非簧載質(zhì)量

4車輪

4發(fā)動機

1總數(shù)

10自由度簧載質(zhì)量的移動自由度

(X,Y,Z) 3簧載質(zhì)量的轉(zhuǎn)動自由度(X,Y,Z) 3非簧載質(zhì)量自由度

4車輪旋轉(zhuǎn)自由度

4傳動系旋轉(zhuǎn)自由度

1輪胎瞬態(tài)特性自由度

8制動壓力自由度

4總數(shù)

27第12頁/共50頁Simulink/LabVIEW

和Simulink/LabVIEW無縫連接160+個導(dǎo)入變量/上千個導(dǎo)出變量用戶可以無限制自定義導(dǎo)入/導(dǎo)出變量第13頁/共50頁車輛模型的擴(kuò)展ExtendthecorevehiclemodelABSControllersESCTractionControllersAlternateDriverModelsAlternatePowertrainModelsAlternateSteeringModelsEngineControllersActiveSuspensionModelsAlternateTireModelsSimulink,LabVIEW,ASCETVSCommandsCustomCcodeinterfaceDriveTrainComponentControllersRealTimewithHILDrivingSimulatorComplexTestingSequences第14頁/共50頁CarSimRT

CarSimRT支持HIL，并可以和主流實時系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合仿真第15頁/共50頁CarSimDrivingSimulators駕駛模擬器-軟件-服務(wù)第16頁/共50頁目錄MSC公司簡介CarSim軟件介紹

CarSim軟件應(yīng)用CarSim交通模塊

CarSim用戶SILDrivingSimulatorHILSensors第17頁/共50頁汽車開發(fā)流程控制策略的開發(fā)與軟件在環(huán)整車及系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)量產(chǎn)確定總體設(shè)計方案零部件樣件試制與臺架實驗及硬件在環(huán)子系統(tǒng)與零部件的設(shè)計指標(biāo)部件組裝與樣車路面試驗第18頁/共50頁整車及系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)

控制策略的開發(fā)與軟件在環(huán)子系統(tǒng)與零部件的設(shè)計指標(biāo)整車及系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)量產(chǎn)確定總體設(shè)計方案部件組裝與樣車路面試驗零部件樣件試制與臺架實驗及硬件在環(huán)在開發(fā)新產(chǎn)品確產(chǎn)品的主要面向?qū)ο蠛螅鸭愋蛙囆偷男畔?，并在CarSim中進(jìn)行建模仿真，分析他們的性能(動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、操縱性、制動性與平順性等)，總結(jié)同類車型的優(yōu)缺點，并提出一個更具有競爭力的整車設(shè)計目標(biāo)。第19頁/共50頁子系統(tǒng)與零部件的設(shè)計指標(biāo)控制策略的開發(fā)與軟件在環(huán)子系統(tǒng)與零部件的設(shè)計指標(biāo)整車及系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)量產(chǎn)確定總體設(shè)計方案部件組裝與樣車路面試驗零部件樣件試制與臺架實驗及硬件在環(huán)根據(jù)整車性能指標(biāo)，可以在CarSim中選擇不同性能的各主要部件(發(fā)動機、懸架總成布置、車身外形尺寸等)進(jìn)行整車仿真試驗，從中確定各子系統(tǒng)與零部件的設(shè)計指標(biāo)。第20頁/共50頁控制策略的開發(fā)與軟件在環(huán)子系統(tǒng)與零部件的設(shè)計指標(biāo)整車及系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)量產(chǎn)確定總體設(shè)計方案部件組裝與樣車路面試驗零部件樣件試制與臺架實驗及硬件在環(huán)控制策略的開發(fā)與軟件在環(huán)CarSim可以很方便的與Matlab/Simulink連接進(jìn)行聯(lián)合仿真。因此在控制策略的開發(fā)階段就可以把Matlab/Simulink開發(fā)的控制策略與CarSim的整車模型進(jìn)行聯(lián)合仿真，以檢驗控制策略是否滿足系統(tǒng)總體設(shè)計要求，并從中選出一種最優(yōu)的控制策略。第21頁/共50頁確定總體設(shè)計方案控制策略的開發(fā)與軟件在環(huán)子系統(tǒng)與零部件的設(shè)計指標(biāo)整車及系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)量產(chǎn)確定總體設(shè)計方案部件組裝與樣車路面試驗零部件樣件試制與臺架實驗及硬件在環(huán)在CarSim中進(jìn)行整車建模仿真對比，可以很快的從多種設(shè)計方案中選擇符合整車設(shè)計目標(biāo)的最優(yōu)設(shè)計方案。第22頁/共50頁零部件樣件試制與臺架實驗及硬件在環(huán)控制策略的開發(fā)與軟件在環(huán)子系統(tǒng)與零部件的設(shè)計指標(biāo)整車及系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)量產(chǎn)確定總體設(shè)計方案部件組裝與樣車路面試驗零部件樣件試制與臺架實驗及硬件在環(huán)利用CarSimRT可以很方便地將各零部件樣機與CarSim的汽車模型進(jìn)行硬件在環(huán)實時仿真測試，以檢驗各主要零部件與整車的匹配情況，并提出改進(jìn)方案。第23頁/共50頁部件組裝與樣車路面試驗控制策略的開發(fā)與軟件在環(huán)子系統(tǒng)與零部件的設(shè)計指標(biāo)整車及系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)量產(chǎn)確定總體設(shè)計方案部件組裝與樣車路面試驗零部件樣件試制與臺架實驗及硬件在環(huán)在進(jìn)行實車路面試驗時，可以利用CarSim進(jìn)行同步仿真測試。當(dāng)實車路面試驗出現(xiàn)異常情況時可以利用CarSim的仿真快速地發(fā)現(xiàn)原因并提出解決方案。第24頁/共50頁汽車的動力性分析根據(jù)用戶設(shè)置的車輛參數(shù)如發(fā)動機、變速器、差速器及輪胎等，以及控制輸入（比如油門輸入），三維路面輸入，空氣動力學(xué)輸入等，CarSim在可以幾秒鐘內(nèi)計算出汽車整車和各個零部件的運動學(xué)和動力學(xué)的參數(shù)，例如位置、速度、加速度、轉(zhuǎn)角、角速度、角加速度、力及力矩。由此可以分析汽車的動力性。HillClimb

ThisisabasicpowertraintestdonequicklyandreliablyinCarSim.Theplotsshowpowertrainspeedsandtorques.Tireforcesareavailablefromplotsandarealsoanimated.第25頁/共50頁汽車的操縱穩(wěn)定性分析CarSim可以精確地描述汽車的穩(wěn)態(tài)特性和瞬態(tài)特性。例如仿真汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的試驗、雙線移試驗、側(cè)翻試驗等。DoubleLaneChange

Abasicdouble-lane-changemaneuverisusedtolookatoveralltransienthandling.Lookatthetireandsuspensionforces.Also,seetheperformanceoftheCarSimpathfollower(drivermodel).UndersteerTest

Althoughtheanimationisnotexciting,thisisabasichandlingtestdonequicklyandreliablyinCarSim.Theplotstellthestory.第26頁/共50頁汽車的制動性分析CarSim可以精確地計算出汽車剎車時的制動距離、制動時間和制動效能，并輸出制動力。CarSim也可以仿真帶有ABS的制動系統(tǒng)。Comparison

Anoverlayoftworunsshowsavehiclestoppingonasplit-μsurface(iceanddrypavement),withandwithoutABS.WithoutABS:BrakingonSplit-μ

WithABS:BrakingonSplit-μ

第27頁/共50頁汽車的平順性分析CarSim已經(jīng)包括了FFT和譜分析的功能。第28頁/共50頁汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性分析

CarSim可以設(shè)定循環(huán)工況，計算瞬態(tài)的燃油消耗。第29頁/共50頁汽車電子系統(tǒng)的開發(fā)CarSim也被廣泛地用于汽車控制系統(tǒng)（ECU）的開發(fā)，例如ABS/TCS，主動懸架控制系統(tǒng)（AS），汽車穩(wěn)定系統(tǒng)的控制（ESP），汽車電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(４WS/EPS)，變速器控制(AT)，電子差速器控制、ADAS等。第30頁/共50頁目錄MSC公司簡介CarSim軟件介紹CarSim軟件應(yīng)用

CarSim交通模塊

CarSim用戶SILDrivingSimulatorHILSensors第31頁/共50頁交通道路環(huán)境：運動和靜止的物體

支持99個物體，物體消失后還可以重新出現(xiàn)在新的位置

物體的運動可以為常量、通過VSCommands腳本控制、或者從外部軟(Simulink、LabView)導(dǎo)入

靜止的汽車和物體：可用于自動泊車系統(tǒng)的開發(fā)

運動的物體，仿真道路上的汽車、行人、動物等運動的汽車可以通過節(jié)氣門、制動踏板來控制，可仿真道路交通上的連鎖反應(yīng)第32頁/共50頁交通環(huán)境物體定義界面第33頁/共50頁傳感器

支持20個傳感器

探測運動和靜止的物體

考慮遮擋

傳感器探測到的變量可以導(dǎo)出到Simulink等三方軟件第34頁/共50頁傳感器定義第35頁/共50頁傳感器輸出變量

物體上最近點離傳感器的距離和對應(yīng)的寬度

左右側(cè)邊界、最近點所對應(yīng)的方位角

舉升角

信號強度

相對速度

傳感器和物體連線的橫擺、俯仰角第36頁/共50頁ACC仿真示例道路上的交通車輛：一輛可以單獨控制的車輛

研究對象：安裝了傳感器的車輛ACC控制策略：基于Simulink的控制策略第37頁/共50頁路面定義第38頁/共50頁道路交通車輛速度控制第39頁/共50頁傳感器定義第40頁/共50頁接口變量目標(biāo)車輛研究車輛Simulink側(cè)向位置路程車速