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1、第5章 Simulink仿真实战车辆典型部件建模仿真（10学时）Simulink汽车仿真实例内容概览1.引例：用 Simulink 对微分方程建模仿真2.一个发动机模型3.离合器接合/分离模型4.防抱死制动系统（ABS）5.半车模型悬架系统2Simulink汽车仿真实例引例用 Simulink 对下列微分方程进行建模仿真（u 为常数）3Simulink汽车仿真实例基本步骤1.启动 MATLAB2.启动 Simulink3.新建一个模型4.保存模型5.选择合适的模块6.模块操作7.信号线操作8.仿真参数设置9.开始仿真4Simulink汽车仿真实例扩展步骤1.示波器设置2.多个示波器分别显示多条
2、曲线3.在一个示波器中显示多条曲线5Simulink汽车仿真实例实战1：一个发动机模型根据下列数学模型，用 Simulink 建模仿真。2.负载扭矩（输入）：1.节气门开度（输入）：6Simulink汽车仿真实例实战1：一个发动机模型3.进入进气歧管的空气质量速度：7Simulink汽车仿真实例实战1：一个发动机模型4.进气歧管的压力变化速度：8Simulink汽车仿真实例实战1：一个发动机模型5.离开进气歧管的空气质量速度（即进入气缸的空气质量速度）：9Simulink汽车仿真实例实战1：一个发动机模型6.发动机扭矩：10Simulink汽车仿真实例实战1：一个发动机模型7.发动机角加速度：
3、11Simulink汽车仿真实例实战1：一个发动机模型用到的模块一览：1.常量ConstantSources2.阶跃StepSources3.示波器ScopeSinks4.终端TerminatorSinks5.增益GainMath Operations6.加减SumMath Operations7.乘除ProductMath Operations8.求最值MinMaxMath Operations9.判正负SignMath Operations10.汇总器MuxSignal Routing11.开关SwitchSignal Routing12Simulink汽车仿真实例实战1：一个发动机模型用
4、到的模块一览：1.关系运算符Relational Op.Logic & Bit Op.2.积分器IntegratorContinuous3.饱和环节SaturationDiscontinuites4.单位延迟Unit DelayDiscrete5.初始条件ICSignal Attributes6.函数FcnUser-Defined Fcn7.子系统SubSystemPorts & Subsystems8.输入In1Ports & Subsystems9.输出Out1Ports & Subsystems10.触发器TriggerPorts & Subsystems13Simulink汽车仿真实例
5、作业完成各个子系统的建模。下节课将这些子系统组装成一个完整的发动机模型。14Simulink汽车仿真实例实战1：一个发动机模型Simulink模型：15Simulink汽车仿真实例实战1：一个发动机模型仿真结果分析：1.负载减小，发动机转速升高并趋于稳定；2.节气门开度增加，发动机转速升高并趋于稳定；3.负载增大，发动机转速下降并趋于稳定。123发动机转速曲线16Simulink汽车仿真实例实战1：一个发动机模型发动机转速闭环控制加入一个离散控制器（PI控制器），通过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。17Simulink汽车仿真实例实战1：一个发动机
6、模型发动机转速闭环控制模型18Simulink汽车仿真实例实战1：一个发动机模型发动机转速闭环控制发动机转速曲线负载扭矩曲线节气门开度曲线19Simulink汽车仿真实例作业建立一个完整的带 PI 转速控制器的 Simulink 发动机模型（可参考 enginewc.mdl） 。20Simulink汽车仿真实例实战2：离合器接合/分离模型一个离合器集中参数模型21Simulink汽车仿真实例实战2：离合器接合/分离模型参数定义：22Simulink汽车仿真实例实战2：离合器接合/分离模型摩擦扭矩：最大动摩擦扭矩：最大静摩擦扭矩：对于非金属材料的当量半径23Simulink汽车仿真实例实战2：离
7、合器接合/分离模型离合器保持接合所需要的摩擦扭矩：24Simulink汽车仿真实例实战2：离合器接合/分离模型接合/分离的有限状态机（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25Simulink汽车仿真实例实战2：离合器接合/分离模型基本模块介绍：使能子系统：当使能端口的控制信号为正时，子系统执行（sys_enable.mdl）；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
8、次触发事件发生（sys_trigger.mdl）；逻辑运算“NOT”：（sys_not.mdl）；26Simulink汽车仿真实例实战2：离合器接合/分离模型基本模块介绍：Hit Crossing：检测输入从指定方向上到达或通过指定点（sys_hit.mdl）；Goto/From：信号的跳转。注意 Tag 的可见性；Memory：存储模块（sys_memory.mdl）；Combinatorial Logic：组合逻辑模块；27Simulink汽车仿真实例实战2：离合器接合/分离模型Simulink模型：回回调函函数数的使用的使用28Simulink汽车仿真实例实战2：离合器接合/分离模型仿真
9、曲线：紫色：发动机输入扭矩黄色：离合器夹紧力青色：最大静摩擦扭矩红色：保持接合的摩擦扭矩29Simulink汽车仿真实例实战2：离合器接合/分离模型仿真曲线：紫色：主动盘转速黄色：从动盘转速青色：接合后转速30Simulink汽车仿真实例作业1、复习各类基本模块；2、对离合器接合/分离模型进行建模仿真。31Simulink汽车仿真实例实战3：防抱死制动系统（ABS）单轮制动数学模型：32Simulink汽车仿真实例实战3：防抱死制动系统（ABS）Simulink模型：33Simulink汽车仿真实例实战3：防抱死制动系统（ABS）基本模块介绍：1.传递函数Transfer FcnContinu
10、ous2.查找表Lookup TableLoopup Tables3.积分器（限幅）IntegratorContinuous4.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！34Simulink汽车仿真实例实战3：防抱死制动系统（ABS）Simulink模型精讲bangbang 控制器原理：制动系液压管路：一阶惯性环节35Simulink汽车仿真实例实战3：防抱死制动系统（ABS）仿真曲线：ctrl=1，ABS制动滑移率曲线黄色：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36S
11、imulink汽车仿真实例实战3：防抱死制动系统（ABS）仿真曲线：ctrl=0，非ABS制动滑移率曲线黄色：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37Simulink汽车仿真实例实战3：防抱死制动系统（ABS）仿真曲线：ABS制动与非ABS制动效果对比ABS制动非ABS制动制动时间（x10-2s）制动距离（feet）38Simulink汽车仿真实例作业1、复习各类基本模块；2、对防抱死制动系统进行建模仿真。39Simulink汽车仿真实例实战4：半车模型悬架系统半车模型悬架系统：40Simulink汽车仿真实例实战4：半车模型悬架系统前悬架作用力和扭矩数学模型：41Simulink汽车仿真实例实战4：半车模型悬架系统后悬架作用力和扭矩数学模型：42Simulink汽车仿真实例实战4：半车模型悬架系统力平衡方程：扭矩平衡方程：43Simulink汽车仿真实例实战4：半车模型悬架系统Simulink模型：44Simulink汽车仿真实例实战4：半车模型悬架系统45Simulink汽车仿真实例
