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1、第14卷 第3期上 ?！」ぁ〕獭〖肌⌒g(shù) 大 學(xué) 學(xué) 報(bào)Vol.14No.32000年9月 JOURNALOFSHANGHAIUNIVERSITYOFENGINEERINGSCIENCESep.2000輕型客車制動過程仿真彭 為(上海工程技術(shù)大學(xué)汽車工程學(xué)院 上?！?00336)摘 要在理論分析和試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,根據(jù)整車模型、制動器模型、輪胎模型等一系列數(shù)學(xué)力學(xué)模型,利用MATLAB/SIMULINK仿真軟件進(jìn)行了制動過程的動力學(xué)仿真,計(jì)算出車速、輪速、制動力矩等參數(shù)隨時間變化的關(guān)系。將道路試驗(yàn)結(jié)果與動力學(xué)仿真計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較,驗(yàn)證了仿真模型及仿真方法的正確性。關(guān)鍵詞 模型法
2、 制動 動力學(xué) 仿真+中圖分類號U462.32文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A0 引 言隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,計(jì)算機(jī)仿真在各個領(lǐng)域中的應(yīng)用日益廣泛。在汽車行業(yè),車輛動力學(xué)計(jì)算機(jī)模擬是比較活躍的領(lǐng)域。隨著車輛動力學(xué)的不斷發(fā)展,實(shí)時模擬及新的模擬方法不斷涌現(xiàn)。進(jìn)行車輛動力學(xué)仿真,一方面可以在設(shè)計(jì)階段預(yù)測車輛的動力學(xué)性能,為設(shè)計(jì)提供依據(jù)。另一方面隨著車輛控制系統(tǒng)的增多更需要大量計(jì)算機(jī)模擬,以取代一些道路試驗(yàn)。特別是車輛的計(jì)算機(jī)控制越來越復(fù)雜,單靠路試無法解決問題。車輛動力學(xué)計(jì)算機(jī)仿真是隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的,早期動力學(xué)仿真是用人工的方法首先建立車輛動力學(xué)模型的微分方程組,然后用數(shù)值
3、差分的方法求解,再用計(jì)算機(jī)高級語言如Fortran、C等編程,作這項(xiàng)工作既要求有車輛動力學(xué)的專業(yè)知識,同時還要有軟件編程經(jīng)驗(yàn),是一項(xiàng)很艱苦的工作。后來發(fā)展了一些專用的仿真語言如ACSL,使編程簡化,效率提高。而近年來出現(xiàn)的專業(yè)的動力學(xué)仿真軟件如ADAMS,功能十分強(qiáng)大,可根據(jù)物理模型產(chǎn)生運(yùn)動方程,并自動求解運(yùn)動過程,但其價格昂貴,且用戶很難在短期內(nèi)掌握。本文介紹的基于MATLAB語言環(huán)境的SIMULINK軟件,是一種圖形化界面的仿真建模軟件,用戶界面友好,操作方便,是目前工程界常用的仿真工具。1MATLAB/SMULINK簡介國際上控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的發(fā)展大致分為以下
4、幾個階段:軟件包階段、交互式收稿日期:2000-03-07?1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved. 第3期彭 為:輕型客車制動過程仿真·195·語言階段及當(dāng)前的面向?qū)ο蟮某绦颦h(huán)境階段。1980年美國的CleveMoler博士推出了交互式MATLAB(MatrixLaboratory)語言,該軟件利用了SISPACK及LINPACK兩大軟件包中可靠的子程序,集命令翻譯、科學(xué)計(jì)算于一身,對控制系統(tǒng)的理論及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)起到巨大的推動作用。圖形交互式的模型輸入仿真環(huán)境SIMULINK的出現(xiàn)為M
5、ATLAB的進(jìn)一步推廣又起到了推動作用。MATLAB是以復(fù)數(shù)矩陣為基本編程單元的一種程序設(shè)計(jì)語言,提供了各種矩陣的運(yùn)算與操作,可以說是集可靠的數(shù)值計(jì)算(特別是不限于矩陣運(yùn)算)、圖像與圖形顯示及處理、高水平的圖形界面設(shè)計(jì)風(fēng)格等于一身,是個高度集成的系統(tǒng)。此外它還提供與其他高級程序設(shè)計(jì)語言(對MATLAB而言是低級語言)如Fortran、C等的接口,其他高級語言編寫的程序可掛接在MATLAB環(huán)境下運(yùn)行。另外它提供了豐富的Windows圖形界面設(shè)計(jì)方法,為用戶在不失強(qiáng)大功能的前提下設(shè)計(jì)出友好的圖形界面提供了便利的工具。由于它的基本變量是矢量,且不需要定義數(shù)組的維數(shù),為解決多維問題帶
6、來極大的方便。MATLAB的另一個重要特點(diǎn)是它的開放性,各種專用的軟件包不斷集成到系統(tǒng)中。目前已有幾十個專業(yè)工具箱如控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制、系統(tǒng)辨識、最優(yōu)化、系統(tǒng)合成與分析、魯棒(Robust)控制、系統(tǒng)動力學(xué)模擬,都是各個專業(yè)領(lǐng)域中十分優(yōu)秀的軟件。對動力學(xué)模擬最適用的工具箱就是SIMULINK,它是建立在MATLAB語言環(huán)境下,集建模、分析、模擬、控制及DSP系統(tǒng)于一體的動力學(xué)模擬環(huán)境。它徹底改變了過去人工編程的方式,可提供許多標(biāo)準(zhǔn)的動力學(xué)系統(tǒng)供選用,包括線性、非線性、時間離散、時間連續(xù)、混合系統(tǒng),還包括輸入輸出接口,如各種信號發(fā)生器、輸出顯示、示波器、線束的集成
7、與分解模塊。1992年,MathWorks公司推出MATLAB4.0版本,并于1993年推出其微機(jī)版,可以在Windows平臺上使用。目前MATLAB已推出5.2版,具有極好的兼容性,可在常用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)如IBM兼容微機(jī)、Macintosh微機(jī)、SUN工作站、Apollo工作站、VAX系統(tǒng)機(jī)及其他的一些機(jī)器上運(yùn)行。既可以在MSODOS下運(yùn)行,也可以在Windows3x/9x/NT下運(yùn)行。一般來說,MATLAB不受機(jī)器與環(huán)境的影響,使其具有極其廣闊的應(yīng)用前景。2 制動過程動力學(xué)仿真汽車的制動過程是一個由多
