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1、第14卷 第3期上 海 工 程 技 术 大 学 学 报Vol.14No.32000年9月 JOURNALOFSHANGHAIUNIVERSITYOFENGINEERINGSCIENCESep.2000轻型客车制动过程仿真彭 为(上海工程技术大学汽车工程学院 上海 200336)摘 要在理论分析和试验的基础上,根据整车模型、制动器模型、轮胎模型等一系列数学力学模型,利用MATLAB/SIMULINK仿真软件进行了制动过程的动力学仿真,计算出车速、轮速、制动力矩等参数随时间变化的关系。将道路试验结果与动力学仿真计算结果进行了比较,验证了仿真模型及仿真方法的正确性。关键词 模型法
2、 制动 动力学 仿真+中图分类号U462.32文献标识码 A0 引 言随着计算机技术的飞速发展,计算机仿真在各个领域中的应用日益广泛。在汽车行业,车辆动力学计算机模拟是比较活跃的领域。随着车辆动力学的不断发展,实时模拟及新的模拟方法不断涌现。进行车辆动力学仿真,一方面可以在设计阶段预测车辆的动力学性能,为设计提供依据。另一方面随着车辆控制系统的增多更需要大量计算机模拟,以取代一些道路试验。特别是车辆的计算机控制越来越复杂,单靠路试无法解决问题。车辆动力学计算机仿真是随着计算机软硬件技术的发展而发展的,早期动力学仿真是用人工的方法首先建立车辆动力学模型的微分方程组,然后用数值
3、差分的方法求解,再用计算机高级语言如Fortran、C等编程,作这项工作既要求有车辆动力学的专业知识,同时还要有软件编程经验,是一项很艰苦的工作。后来发展了一些专用的仿真语言如ACSL,使编程简化,效率提高。而近年来出现的专业的动力学仿真软件如ADAMS,功能十分强大,可根据物理模型产生运动方程,并自动求解运动过程,但其价格昂贵,且用户很难在短期内掌握。本文介绍的基于MATLAB语言环境的SIMULINK软件,是一种图形化界面的仿真建模软件,用户界面友好,操作方便,是目前工程界常用的仿真工具。1MATLAB/SMULINK简介国际上控制系统计算机辅助设计软件的发展大致分为以下
4、几个阶段:软件包阶段、交互式收稿日期:2000-03-07©1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved. 第3期彭 为:轻型客车制动过程仿真·195·语言阶段及当前的面向对象的程序环境阶段。1980年美国的CleveMoler博士推出了交互式MATLAB(MatrixLaboratory)语言,该软件利用了SISPACK及LINPACK两大软件包中可靠的子程序,集命令翻译、科学计算于一身,对控制系统的理论及计算机辅助设计技术起到巨大的推动作用。图形交互式的模型输入仿真环境SIMULINK的出现为M
5、ATLAB的进一步推广又起到了推动作用。MATLAB是以复数矩阵为基本编程单元的一种程序设计语言,提供了各种矩阵的运算与操作,可以说是集可靠的数值计算(特别是不限于矩阵运算)、图像与图形显示及处理、高水平的图形界面设计风格等于一身,是个高度集成的系统。此外它还提供与其他高级程序设计语言(对MATLAB而言是低级语言)如Fortran、C等的接口,其他高级语言编写的程序可挂接在MATLAB环境下运行。另外它提供了丰富的Windows图形界面设计方法,为用户在不失强大功能的前提下设计出友好的图形界面提供了便利的工具。由于它的基本变量是矢量,且不需要定义数组的维数,为解决多维问题带
6、来极大的方便。MATLAB的另一个重要特点是它的开放性,各种专用的软件包不断集成到系统中。目前已有几十个专业工具箱如控制系统设计、神经网络、模糊控制、系统辨识、最优化、系统合成与分析、鲁棒(Robust)控制、系统动力学模拟,都是各个专业领域中十分优秀的软件。对动力学模拟最适用的工具箱就是SIMULINK,它是建立在MATLAB语言环境下,集建模、分析、模拟、控制及DSP系统于一体的动力学模拟环境。它彻底改变了过去人工编程的方式,可提供许多标准的动力学系统供选用,包括线性、非线性、时间离散、时间连续、混合系统,还包括输入输出接口,如各种信号发生器、输出显示、示波器、线束的集成
7、与分解模块。1992年,MathWorks公司推出MATLAB4.0版本,并于1993年推出其微机版,可以在Windows平台上使用。目前MATLAB已推出5.2版,具有极好的兼容性,可在常用的计算机系统如IBM兼容微机、Macintosh微机、SUN工作站、Apollo工作站、VAX系统机及其他的一些机器上运行。既可以在MSODOS下运行,也可以在Windows3x/9x/NT下运行。一般来说,MATLAB不受机器与环境的影响,使其具有极其广阔的应用前景。2 制动过程动力学仿真汽车的制动过程是一个由多
