汽车电子控制理论与设计carsim（精品）

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1、汽车电子控制系统设计主讲人：张素民•现代汽车电子开发流程•车辆动力学模型（CarSim）•系统辨识与模型参数辨识•车辆状态估计•控制系统控制器与控制策略设计•控制系统开发、测试与验证现代汽车电子开发流程V模式•基于V模式的整个设计开发流程分为五个阶段：•功能设计的离线仿真阶段•快速控制原型实现RCP•目标代码生成•硬件在环仿真HIL•标定汽车电控单元的开发平台图形化建模和离线仿真•在现代汽车电子开发流程中，最典型的特点是基于图形化的建模进行控制系统的设计，包括基于图形化的系统架构设计和基于图形化的控制算法实现。•在这个阶段，汽车

2、电子行业普遍采用了MATLAB等工具进行控制系统的图形化建模和仿真工作。•在汽车电控系统开发过程中，可以利用Carsim、DYNAware、ASM建立整车动力学模型或发动机动力学模型，利用MATLAB控制工具箱开发，通过协同仿真方式在开发初期保证控制算法完整可靠。•利用MATLAB所开发设计的模型是整个V模式开发的基础，这也反映了一种基于模型开发的控制系统设计理念。快速控制原型（RCP）•通过离线仿真后，控制算法模型已经得到了初步的验证，可进一步通过和真实的被控对象相连接来验证控制原型在真实情况下的反应，从而向真实控制器控制算法

3、的实现过渡。•该过程同时包括了实际系统中可能包括的各种I/O、软件及硬件中断等实时特性，然后就可以利用计算机辅助试验测试管理工具软件进行各种试验，以检验控制方案对实际对象的控制效果，并随时修改控制参数，直到得到满意的结果为止。即使是模型需要相当大的修改，从修改到下一次对原型的测试也只需要几分钟的时间。从而在最终实现控制方案之前，就已经对可能的结果有了相当的把握，避免了资源浪费和时间消耗。自动代码生成•在完成快速控制原型（RCP）的开发后，就可以借组功能强大的自动代码生成工具进行产品控制器C代码的生成，以便快速完成产品控制器的开发

4、。•在这个阶段，可采用产品级代码生成工具将RCP阶段开发完成的算法模型直接生成C代码。•同时对于服战的控制系统，还需要集成功能强大的实时操作系统完成整个嵌入式系统软件的设计。•对对部分子产于部分电子产品，需要图形用户界面，利用嵌入式图形界面自动代码生成软件可以将主机上开发的交互式图形界面生成嵌入式代码。•在完成软件算法代码的生成和系统的集成后，还需要通过功能强大的代码测试工具，保证软件的功能完整性和可靠性。硬件在环仿真•验证控制算法。•ECU标定•ECU网络的集成测试•测试诊断功能标定CarSim介绍MechanicalSimu

5、lation建于1996年是从UMTRI（密西根大学交通运输研究所)脱离出来的专门研究汽车动力学软件的专业公司专门针对车辆动力学的仿真软件车辆对驾驶员输入、路面输入及空气动力学输入的响应车辆动力学：操纵稳定性、动力性、经济性、制动性、平顺性在Windows环境下运行实时的硬件在环测试CarSiSim软件的特点使用方便有良好的扩展性运算迅速价格较低仿真精确行业标准软件CarSim软件的特点图形用户界面车辆数学模型求解器仿真器CarSim的主要结构图形用户界面用于定义车辆的特性参数及仿真工况数学模型用

6、来仿真求解计算结果的绘图软件用仿真维放真器进行三维动画回放专门的仿真曲线绘图软件CarSim的结构CarSim的数学模型CarSim的数学模型建立在UMTRI三十多年的研究基础之上建模、算法及仿真轮胎测试测试与分析参数测量惯量测试悬架测试LateralGYawrate—deg/s0.5201000-10-050.501020-2001020RoadTestCarSim面向系统的建模模型的复杂程度适合于底盘控制系统的开发及整车的虚拟仿真模型运算稳定在PC机上能达到实时的运算速度所有的模型参数都可以通过测试的手段获取Ca

7、rSim的车辆模型非簧载质量自由度后簧上质量的六个自由度非簧载质量自由度车轮旋转侧偏角前车辆模型的简化自由度簧载质量的移动自由度(X,Y,Z)3刚体簧载质量的转动自由度(XYZ)(X,Y,Z)3簧载质量1非簧载质量自由度4非簧载质量4车轮旋转自由度4车轮4传动系旋转自由度1发动机1轮胎瞬态特性自由度8总数10制动压力自由度4总数27CarSim的车辆模型（续）选择悬架的类型悬架的建模•不同的悬架采用不同的数学模型–独立悬架–非独立悬架•非线性、非对称的三维悬架运动•由轮胎力和力矩引起的悬架变形由变形系数来表征•弹簧的迟滞现象由额

8、外的状态变量来处理悬架的建模轮胎内部的轮胎模型采用试验数据插值的办法确定轮胎的纵向力及侧向力内部的轮胎模型采用近似的办法处理不同的路面摩擦系数内部的轮胎模型采用Pacejka“复合滑移”理论可以使用MagicFormula模型可以使用外部的轮胎模型（郭