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基于硬件的在环仿真技术 硬件在环仿真技术 V cycle开发流程 SimDriveline介绍 对汽车及航天机械传动和动力系统建模和仿真的Simulink工具 为Simulink扩展了物理建模的能力与MathWorks的控制设计和代码生成产品紧密结合 控制器 u y 物理对象 执行机构 物理系统 传感器 SimDriveline特征 SimDriveline提供了动力及传动系统各种元件的模块 如齿轮 旋转轴 离合器 标准传动装置 变速箱 模版 引擎 轮胎及车辆模型 SimDriveline使对动力传动系统的建模和仿真变得极为容易 SimDriveline提供了一个图解式的图形建模环境 每一个模块代表一个元件 如齿轮 离合器 液力变矩器 而连接元件的线就是传动轴 应用示例 rCi C rSs Ss rPi Pi rCi rSs rPirCo C rSl Sl rPo Po rCo rSl rPo rCo rCi C rPi Pi rPo Po rCo rCi rPo rPirR R rCo C rPo Po rR rCo rPo gRSs 1 C gRSs R Ss gRSl 1 C gRSl R SI 您可以利用SimDriveline图解式的模块界面建立您需要的动力系统结构模型 相关产品 需要以下MathWorks的产品 MATLAB7 0 1或以后Simulink6 1或以后SimDriveline SimDriveline库 SimDriveline库 Solver Inertia Gears ForceElements TransmissionTemplates Sensors Actuators Utilities drivelib VehicleComponent 实例 实例 运行一个drive simpson的模型 总结 SimDriveline可以为我们做什么 SimDriveline是simulink环境下用于特殊场合建模的模型库 我们可以通过传感器和执行器把它与simulink相连接这个模型库中的包含了建立传动系统需要的各种部件 如轴 转动惯量 离合器 变速箱等 基于牛顿旋转动力学建立的 可以仿真模拟传动系的运动情况 本章小结 SimDriveline介绍SimDriveline库实例总结 Simulink 高级建模技巧 使用SimDriveline建模 本章概述 SimDriveline库示例 SimDriveline模型与Simulink模型的接口 需要与Simulink模块连接的场合 施加扭矩 torque 动作 motion 监视输出 sense SimDriveline模型的信号不能直接与Simulink模块相连 必须使用Sensors和Actuators库中的模块过渡 SimDriveline连接Simulink信号 SimDriveline库 Sensors Actuators TorqueActuator是扭矩施加模块 连接从simulink传递来的扭矩TorqueSensor是扭矩传感器B是驱动端F是被动端 Tor为扭矩向simulink输出端口同理有MotionActuator和MotionSensorIC模块定义了转动件的初始转速 rad s SimDriveline库 solve inertias Solver inertias库入右图所示 Env模块设置 Env模块是对整个模型进行仿真环境的测试仿真模式 Dynamics和Linearization inertia定义转动惯量 housing用于连接没有转动的部件 SharedEnvironment把不同系统设置为同样的仿真环境 SimDriveline库 gears 齿轮模型库包括8种类型的齿轮 其中有基本齿轮如 SimpleGearVariableRatioGearPlanet PlanetRing Planet其它的都是由基本齿轮组合而成的 组合齿轮 由基本齿轮组合而成的齿轮有PlanetaryGearDual RatioPlanetary和Ravigneaux例如 PlanetaryGear就是由Planet Planet Ring Planet组合而成的 注意 添入齿数比的时候 数值一定为正数 实例 扭矩驱动直齿轮转动 建立一个用sine波的扭矩来驱动一个传动比为2的直齿轮 所有轴的转动惯量为1观察该系统在10秒后齿轮驱动端与被动端的扭矩和速度情况 实例 续 练习 修改实例 1把直齿轮改为变速齿轮2把直齿轮改为行星齿轮 把直齿轮改为变速齿轮 把直齿轮改为行星齿轮 SimDriveline库 DynamicElements 动态元素库包括4种元件 ControllableFrictionClutchTorqueConverterHardStopTorsionalSpring Damper这些模型主要是由基本的Simulink模块搭建而成的 使用之前应略微了解他们的建模原理 ControllableFrictionClutch可控摩擦片式离合器 这是一个用压力信号控制的包含动摩擦和静摩擦的摩擦片离合器模型工作模式可分为两种 双向和无方向 离合器工作的三种状态 UnengagedEngaged butnotlocked Locked Clutch原理 P PthunengagedP Pthengaged butnotlocked 动摩擦力矩 Numberoffrictiondisks effectivetorqueradius peaknormalforce normalizedpressure pressurethreshold locked静摩擦力矩 Staticfrictionpeakfactor Kineticfrictiontorquefor 0 可控摩擦片式离合器参数配置 参数包括 摩擦片的数目有效扭矩半径峰值应力动摩擦系数静摩擦系数应力的阀值速度偏差可配置选项初始状态锁止滑动转速输出端口 S 功率损失输出端口 L 状态输出端口 M 示例drive sclutch TorqueConverter 变矩器是根据输入输出相对速度不同传递扭矩的器件参数 传动比扭矩比扭矩转化系数示例 drive torque convert drive torque convert HardStop 限位器模型是一个在限制轴向运动在一定范围内的模型 当达到它运动的上下限的时候产生弹性变形参数 相对距离的上下限 rad 接触刚度接触阻尼示例 drive hard stop Hardstop原理 F B k b drive hard stop TorsionalSpring Damper 扭转弹簧减震器模型代表用扭转弹簧连接的两段轴的传动参数 刚度阻尼初始偏移量自由行程示例 drive spring TorsionalSpring Damper原理 F B k back b if back k back b if back b if back back drive spring 练习 搭建变速箱各连接杆转动惯量是0 0001kg m 2行星排的齿数比为2 SimDriveline库 TransmissionTemplates 变速箱模板库包含4种类型的变速箱这些变速箱都是由齿轮模块和离合器模块组合而成的 通过查看 lookundermarks 可以看到这些变速箱的模块搭建方式 每个变速箱模板的图解界面描述了该种变速箱的结构建立用户自己的变速箱 SimDriveline库 VehicleComponents 汽车部件库包括4种元件 引擎 汽油机 柴油机 轮胎纵向车辆动力学模型这些模型的主体部分也都是由simulink搭建而成的 引擎 引擎模型有两种 汽油机和柴油机 引擎模型是传动系的扭矩发生端 输入量为节气门开度输入的参数都是相同的 不同是模型对输入参数的处理参数 发动机的峰值功率及对应的转速 发动机的最高转速 引擎的原理 T g g 60 2 pi P nP p0 p1 n p2 n2 p3 n3 轮胎 轮胎模型是整个传动系的结束端输入量为汽车在垂直方向的负荷Fz和行使方向的速度Vx 输出量为车轮的转速 和纵向牵引力Fx参数为 车轮滚动半径 m 额定负荷 N 额定负荷是的峰值纵向牵引力 N 额定负荷下的峰值滑动率 轮胎的接地长度 m 车辆动力学模型 这是一个两轴 4轮的车辆动力学模型输入量为前轮驱动力Fxf 后轮驱动力Fxr及车辆所在的路面坡度 输出量为该车的车速和前后轮负荷Fzf Fzr参数 车的质量 m 质心的位置 m 迎风面积 m2 空气阻力系数Cd车在水平方向山的初速度 m s 车辆纵向动力学原理 示例 drive 4wd dynamics 建立SimDriveline模型的一般步骤 确定转动惯量确定传动约束 gears 确定传动连接件 如离合器 确定系统的扭矩输入和运动输出确定求解方式运行 观察结果 实例 实例 drive simpson 实例