完整版CarSim、Simulink聯(lián)合仿真

1、CarSim與Simulink聯(lián)合仿真1軟件介紹在MATLAB中，Simulink是用來建模、仿真和分析動態(tài)多維系統(tǒng)的交互工具?？梢允?用Simulink提供的標(biāo)準(zhǔn)模型庫或者自行創(chuàng)建模型庫，描述、模擬、評價(jià)和精化系統(tǒng)行為， 同時(shí)，Simulink和MATLAB之間的聯(lián)系十分便捷，可以使用一個(gè)靈活的操作系和應(yīng)用廣泛 的分析和設(shè)計(jì)工具。最后，除了可以使用Simulink建模和仿真之外，還可以通過其他軟件聯(lián)合來完成更多的分析任務(wù)，如CarSim、ADAMS、AMEsim等許多軟件。CarSim是專門針對車輛動力學(xué)的仿真軟件，CarSim模型在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的速度比實(shí)時(shí)快3-6倍，可以仿真車輛對駕駛員，

2、路面及空氣動力學(xué)輸入的響應(yīng)，主要用來預(yù)測和仿真汽 車整車的操縱穩(wěn)定性、制動性、平順性、動力性和經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)被廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代汽車控制系統(tǒng)的開發(fā)。CarSim可以方便靈活的定義試驗(yàn)環(huán)境和試驗(yàn)過程，詳細(xì)的定義整車各系統(tǒng) 的特性參數(shù)和特性文件。CarSim軟件的主要功能如下：適用于以下車型的建模仿真：轎車、輕型貨車、輕型多用途運(yùn)輸車及SUV;可分析車輛的動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、操縱穩(wěn)定性、制動性及平順性；可以通過軟件如 MATLAB , Excel等進(jìn)行繪圖和分析；可以圖形曲線及三維動畫形式觀察仿真的結(jié)果；包括圖形化數(shù)據(jù)管理界面，車輛模型求解器，繪圖工具，三維動畫回放工具，功率譜分析模塊；程序穩(wěn)定可靠；

3、軟件可以實(shí)時(shí)的速度運(yùn)行，支持硬件在環(huán)，CarSim軟件可以擴(kuò)展為 CarSim RT,CarSim RT是實(shí)時(shí)車輛模型，提供與一些硬件實(shí)時(shí)系統(tǒng)的接口，可聯(lián)合進(jìn)行HIL仿真；先進(jìn)的事件處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工況的仿真；友好的圖形用戶界面，可快速方便實(shí)現(xiàn)建模仿真；提供多種車型的建模數(shù)據(jù)庫；可實(shí)現(xiàn)用戶自定義變量的仿真結(jié)果輸出；可實(shí)現(xiàn)與simulink的相互調(diào)用；多種仿真工況的批運(yùn)行功能；2 CarSim與Simulink聯(lián)合仿真Simulink 接口1）變量由Simulink導(dǎo)入CarSim （導(dǎo)入變量）可由Simulink導(dǎo)入到CarSim中的變量可達(dá)160多個(gè)，主要分為以下幾部分: 控制輸入輪胎/路

4、面輸入 輪胎的力和力矩 彈簧及阻尼力 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的角度 傳動系的力矩 制動力矩及制動壓力風(fēng)的輸入任意的力和力矩 我們可以在Simulink| sle a Dyar ccripo nsri徇的畫拉一 而看山十丫如 曲目事Braket口稹用?舊u曰w pat ntsFOgilrahRoadSpeed cowonerSprung tioes豪日曰nnj啟電小事Tinw圖2.1 CarSim導(dǎo)入變量分類中定義變量，也可以在其他軟件中定義并導(dǎo)入Simulink模型中,導(dǎo)入的變量將疊加到CarSim內(nèi)部相應(yīng)的變量中。2）變量由 CarSim導(dǎo)入Simulink （導(dǎo)出變量）導(dǎo)出變量可以應(yīng)用于用戶自定義的Si

5、mulink模型，CarSim的導(dǎo)出變量多達(dá) 560之多,如車輛的位置、姿態(tài)、運(yùn)動變量等。CategoriesS&lect hyof comiponpntAerodynamicsAuzil nry varinblebAxlesBrfikSSCameraChecsis mDtionDrivtr modelDriver preview pcinHExteinal actionsGmuidInstrumentsPowertrainRoadSensorsSh&cowStee-ingSuspensionsTimeTines圖2.2 CarSim導(dǎo)出變量分類圖2.3為CarSim軟件所提供的一個(gè) CarS

6、im與Simulink聯(lián)合仿真的例子ispiav圖2.3簡單駕駛員模型Wheels Saiiii *Hi * *hh * inCarSim 與 Simulink 聯(lián)合仿真以CarSim中所提供的與 Simulink聯(lián)合仿真的一個(gè)例子為例(稍有修改)，來介紹CarSim與Simulink聯(lián)合仿真的整個(gè)過程。(1)雙擊桌面上 CarSim的圖標(biāo)例：車型B-class, Hatchback:No ABS初始車速65km/h節(jié)氣門開度0檔位控制閉環(huán)四檔模式制動2s后緊急制動方向盤轉(zhuǎn)角0deg路面對開路面仿真時(shí)間10s仿真步長0.001s說明：選用同一車型的兩輛汽車，同樣的仿真工況，但其中一輛加入在Si

7、mulink中建立的ABS控制器，相當(dāng)于一輛汽車帶有ABS,而另一輛汽車沒有帶 ABS,方便對比。,運(yùn)行CarSim,這里選用是的 CarSim8.0版本;(2)出現(xiàn)選擇數(shù)據(jù)庫對話框，如圖 2.4所示，選擇好數(shù)據(jù)庫文件夾后點(diǎn)擊 Continue with the selected database,若想要不再出現(xiàn)此對話框， 可以將左下角Dont show this window the next time you start 選中；(3)然后將會出現(xiàn)如圖 2.5所示的對話框(許可設(shè)置)，選擇Select,即可打開CarSim 的主界面，如圖2.6所示；圖2.5許可設(shè)置圖2.6 CarSim主界

8、面由圖2.6可以看到在CarSim主界面中，主要有三大部分：車輛參數(shù)及仿真工況的設(shè)置、數(shù)學(xué)模型求解、后處理。用戶可以修改車輛參數(shù)，根據(jù)需要來設(shè)置仿真工況，圖 為雙移線仿真工況。在后處理部分，可以顯示模型的仿真動畫及繪制仿真曲線，如圖2.6中所示2.7。圖2.7仿真動畫與曲線Example和點(diǎn)膻，“組dataset,如圖2.8,在_ABS,然后點(diǎn)擊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弓丫訐。to” r

9、hr twrE3 in 伸的 口寸 f uei 產(chǎn)11 cli成，b .布11 或f Mo Choftgr；圖 2.8 新建 dataset(5)選擇datasets下拉菜單，看有何不同，如圖 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 的時(shí)$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電也rmq Poirts Acte, and Race arsors*Ride resrl ngSinwfn

11、kStabiity TestingStaying TMtlrgISlrspen5ior TestingI圖2.9第(4)步中所建的dataset(6)點(diǎn)擊圖2.10(a)中的下三角，選擇相應(yīng)的車型，如圖 2.10(b) oVehicle & Iracdure(a)LN?？谌找?E|Copy and Link OatawtJSA-(jIhi5a B Chau案B-。弱氧H獨(dú)hfaadtC5e:/圖2.14仿真工況設(shè)置4)設(shè)置仿真時(shí)間：同樣在設(shè)置仿真工況的主界面里，在如圖 2.15所示的文本框內(nèi)輸入10。Start nnd Stop CcndirtmnsSlap njn 就 fpechied 事&

12、*jTim曰 與 gRn曰d &陽i口師(m)巾| Q :0| 與叩？ IQ 1 RciMfairwCi &口0-1產(chǎn)疝國日曲un dR如i博丁圖2.15仿真時(shí)間設(shè)置5)選擇前面新建的仿真工況：0點(diǎn)擊Horne,返回CarSim的主界面，選擇前面新建的 Split Mu 工況，如圖2.16。圖2.16選擇仿真工況6)設(shè)置仿真步長：在CarSim主界面下，點(diǎn)擊下拉菜單Tools,選擇Preferences,出現(xiàn)如圖2.17的 界面，在圖中紅色圓角矩形框內(nèi)，將仿真步長設(shè)為0.001s。圖2.17設(shè)置仿真步長(8)點(diǎn)擊I RunM拙Modol運(yùn)行數(shù)學(xué)模型，計(jì)算結(jié)束后，點(diǎn)擊觀看仿真動畫，看一下無ABS

13、車輛在對開路面上緊急制動的效果，如圖 2.18所示，也可以點(diǎn)擊來繪制曲線。Plot圖2.18仿真動畫顯示(9)建立CarSim與Simulink聯(lián)合仿真的模型：1)點(diǎn)擊如圖2.19所示的下三角，選擇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圖 2.19 選擇 Simulink 接口2)點(diǎn)擊如圖2.20所示的下三角,選擇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 麗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飛 in圖 2.20 Link to New Dataset3）此時(shí)將彈出一個(gè)如圖 2.21所示的對話框，在文本框中依次輸入Example和ABS點(diǎn)擊Copy and Link完成新建，如圖2.22。圖2.21新建一個(gè)與 Simulink聯(lián)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圖2.22選擇建立的ABS dataset4)點(diǎn)擊ABS1,如圖2.24所示，注意到：瀏覽工作路徑：在這里選擇 D:Program FilesCarsimData ; Simulink Model 的路徑：在 D:Program FilesCarsimDataExtensionsSimulink 目錄下新建一個(gè)空白的Simulink Model ,命名為 ABS.mdl。點(diǎn)擊 I瀏覽ABS.md

18、l ,如圖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過 rndlWfirhng direiKityFcrG斗tmY(鈿白皿H口三 | Jse 32-fait - lab IIde iIHy Slnulnk “rk ng dirgcfcir-Fl Specif7S 刃 1 j即 DLL 力伯：Senw here圖2.23選擇路徑圖 2.24 Simulink ExampleABS的主界面5)定義CarSim的導(dǎo)入變量：點(diǎn)擊如圖2.25(a)所示的下三角，選擇I/O Channels:I

19、mport,然后按圖2.25(b)、(c) 新建導(dǎo)入變量；*0/制|Lrk Me tWtflse4DrlrtfHlrth GorrtmllM口也r a* A&E 也鋤 力dlf Mg*43司E酎川g EEOEESCM-flltAa惻M叩小Pfrwmln irnpcirKimrln and tJip. frpeHli Now Vrt(c)圖 2.25 新建 ABS input點(diǎn)擊AES input,顯示如圖2.26,這里需要瀏覽找至U Readme file for output ,這里為 ProgramssolversReadMei_i_imports_tab.txt 。定義 CarSim導(dǎo)入

20、變量為 4個(gè)車輪的輪缸壓力，順序依次為:IMP_PBK_L1（左前輪缸壓力 MPa）、IMP_PBK_R1（右前輪缸壓力MPa）、IMP_PBK_L2（左后輪缸壓力MPa）、IMP_PBK_R2（右 后輪缸壓力MPa），記下導(dǎo)入順序。圖2.26定義CarSim導(dǎo)入變量6）定義CarSim的導(dǎo)出變量：步驟同5）定義CarSim的導(dǎo)入變量相同，首先新建名為 ABS output的一個(gè)dataset。點(diǎn)ABC outpui彈出如圖2.27所示的界面，這里需要瀏覽找到Readme file for output , 這里為 ProgramssolversReadMei_i_outputs_tab.tx

21、t 。 定義 CarSim 的 導(dǎo)出變量依次為：Vx_L1（左前輪速km/h）、Vx_R1（右前輪速km/h）、Vx_L2（左后輪速km/h）、Vx_R2（左前輪速km/h）、Vx_SM（汽車質(zhì)心處的速度km/h）、Pbk_Con（主缸壓力的 控制輸入MPa），記下導(dǎo)出順序。圖2.27定義CarSim導(dǎo)出變量7）點(diǎn)擊也觸，返回CarSim主界面，然后點(diǎn)擊圖 2.27所示的Send to Simulink,此時(shí)Matlab及前面所新建的空白的模型 ABS.mdl將被打開，如圖2.28。Run Control wilh SimulinkRun Naw Send to Simulink 國岫拉下AR

22、S!Write dl available outpuisOutput vari ad et;圖2.27數(shù)學(xué)模型求解器reCW + I*f m3 pr-H*Rii.l. knl uriw4Mw r blii-Hll圖 2.28 MATLAB Command Window 及 ABS.mdl8)在 MATLAB Command Window 中鍵入 simulink ,回車，打開 Simulink Library Browser,注意現(xiàn)在的 Simulink Library Browser 比單獨(dú)運(yùn)算 MATLAB/Simulink 時(shí)多了一個(gè)CarSim S-Function ,如圖 2.29

23、所示，將施拽到 ABS.mdl 里，顯示為CarSim的導(dǎo)入得黑瞿管,注意此模塊恰好有一個(gè)輸入接口和一個(gè)輸出接口，分別對應(yīng)著 變量和導(dǎo)出變量。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 卻=mCdt&rri 5-Furktfofi-i Qdmmurk屯cnq Ekx卮。 C*ntr&l S產(chǎn)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圖 2.29 含有 CarSim S-Function 模塊的 Simulink Library Browser9）在ABS.mdl中加入 ABS控制策略，CarSim的導(dǎo)出量經(jīng)過 Simulink計(jì)算，決策出各 個(gè)輪缸的壓力，然后導(dǎo)入到CarSims模塊里，如圖2.30所示圖2.30 CarSim與Simulink聯(lián)合仿真的 ABS控制模型10）返回CarSim主界面，點(diǎn)擊Bun Now運(yùn)行結(jié)束后，再點(diǎn)擊Send to Simulink 彈出ABS.mdl ,如圖2.30,點(diǎn)擊模型的 ,即可運(yùn)行整個(gè)模型。說明：若對 CarSim軟件里白參數(shù)（車輛參數(shù)、仿真工況等 ）進(jìn)了修改，則要再點(diǎn)擊 Bun Now,運(yùn)行結(jié)束后，然后點(diǎn)擊lend to Sinnulinlc.,來重新讀入修改后的參數(shù)，最后點(diǎn)擊模型的 ,運(yùn)行整個(gè)模型；若只在Simulink模型里作相應(yīng)的修改，不影響CarSim中的參數(shù)，直接點(diǎn)擊 . 即可。圖2.31加入ABS