Simulink與Carsim聯合仿真

Matlab/Simulink我們都比較熟悉,可能從上大學直至工作後很長一段時間,我們都會用到它。前面好多文章也是用Simulink來實現控制策略和車輛模型的搭建,從而達到整車系統仿真的目的。


其實,如果我們的關注點僅僅在於控制策略的開發,那麼可以利用一些商業軟件中現成的車輛模型,通過Simulink與其他軟件的聯合仿真,幫助我們快速實現控制策略仿真驗證的目的。而Carsim軟件就是車輛模型商業軟件的代表,用好它可以幫我們節省很多時間。


Carsim是什麼?

CarSim 是一種車輛動力學的仿真軟件,裡面有看不到但是很好用的車輛模型,也有很多駕駛員模型、控制策略、車輛參數、道路參數等各種資源和數據,可以很方便地進行車輛橫向、縱向、垂向等各種動力學仿真,也可以靈活設計仿真的工況,是一種特別強大的汽車仿真軟件,其界面如下圖。

Simulink與Carsim聯合仿真


相比於Simulink,其優點有:

1)車輛模型成熟而且不用花時間搭建,可進行很多仿真試驗,比如動力性、經濟性、操穩性等等;

2)有很多標準的車輛參數數據庫,可以靈活選用,不用自己去尋找參數;

3)可實時運行,與dSPACE等設備實現HIL功能;

4)豐富的畫圖功能,方便進行後處理,更厲害的是還有三維動畫視頻,可以直觀地感受車輛運行姿態。


缺點也有:

1)安裝及仿真測試操作不如單一軟件來得方便;

2)模型看不到,只能當做一個黑盒來使用。


怎麼入門Carsim?

工作之後也有好幾年沒碰過這個軟件了,差不多都忘了,所以這塊建議百度吧。今天也是在百度上對照前人的經驗,吭哧吭哧完成基本的安裝和操作學習。


找百度,完整操作一遍,應該就算入門了。


聯合仿真實現ARB功能

這裡就以上一篇文章中的ARB仿真為例,在Simulink和Carsim聯合仿真的環境下實現該功能仿真。


聯合仿真最重要的就是Simulink和Carsim之間的信號交互怎麼做。

Simulink與Carsim聯合仿真


上文中的模型架構如上圖,與車輛模型的交互就是輸入一個驅動力,車輛模型反饋一個車速。所以聯合仿真的架構也是類似,如下圖,僅僅用了Carsim中模型生成的S-Function代替了我們自己搭建的車輛模型。

Simulink與Carsim聯合仿真


這裡需要吐槽一下Carsim中的車輛模型,全部都是燃油車,沒有純電動,所以不得不想其他辦法來實現ARB功能:這裡把檔位斷開,將電機請求扭矩乘以傳動比後直接給到Carsim的變速器輸出口,來近似等效純電車的電機驅動。


在Carsim裡進行以下參數及工況設置:初始車速10km/h,坡度5度,空擋滑行。Simulink中依然是第6秒開始逐漸請求一個扭矩。


然後一頓操作之後進行聯合仿真,觀察Carsim中的車速運行結果如下圖。

Simulink和Carsim的聯合仿真結果,在兩個軟件中都可以進行數據後處理,看個人習慣。

Simulink與Carsim聯合仿真


可以看出,車速從10km/h逐漸減速穩定在0車速附近,當駕駛員請求扭矩增大到一定程度時,車輛又開始加速行駛,實現了我們期望的防溜坡功能。

由於Carsim車輛模型反饋的車速噪聲較大,所以圖中車輛在零轉速上下有±0.5km/h左右的波動,實車上車速不會有這麼大的噪聲。

聯合仿真動畫視頻如下:


以上,簡單介紹了Carsim軟件以及與Simulink聯合仿真的ARB功能應用實例。如果後面有機會,我們可以嘗試更復雜的聯合仿真試驗。


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