Полная модель автомобиля
Полная автомобильная симуляция ходовой части примера sdl_car охватывает все основные методы моделирования автомобильной трансмиссии и многих функций ключа Simscape™ Driveline™. Это включает механизм и модели передачи и модель дорожной колесом ходовой частью связи. Механизм и передача вместе с гидротрансформатором. Запрограммированное управление муфтой продвигается передача через четыре механизма во время симуляции. Сигналы давления муфты сглаженны и более реалистичны, чем резкие сигналы давления муфты в более простых примерах ходовой части. В этом разделе описываются эти функции, подсистемы, и их отношение и цели, ведя вас к фактической симуляции.
Понимание глобальной структуры модели
Откройте пример. Модель содержит переменные рабочего пространства модели для параметризации некоторых блоков. Для получения информации о создании видят доступ и замена переменных рабочего пространства модели, Задают Источник для Данных в Рабочем пространстве модели (Simulink) и Данные о Рабочем пространстве модели Изменения (Simulink).
Автомобиль с моделью передачи с четырьмя скоростями
Основные подсистемы автомобильной трансмиссии и компоненты:
Входные параметры драйвера — профиль Дросселя/тормоза
Engine — Системная модель воспламенения искры и дизельного двигателя
Гидротрансформатор — Трехчастный гидротрансформатор, состоящий из рабочего колеса, турбины и статора.
Подсистема передачи — CR-CR передача с 4 скоростями
Логика сдвига — Stateflow® реализовал контроллер передачи
Кузов — Автомобиль, шина и динамика тормоза
В то время как механизм бездействует первоначально на ненулевой скорости, передача, вывод и автомобиль в целом первоначально не перемещаются.
Смоделируйте Профиль Дросселя/Тормоза
Блоком Driver Inputs является блок Signal Builder Simulink®, который обеспечивает дроссель и сигналы тормоза к системе управления передачи и механизму. Откройте блок Driver Inputs, чтобы посмотреть профиль дросселя/тормоза для симуляции.
Сигнал дросселя запрограммирован, чтобы произвести реалистический ускоряющий профиль и согласовать с последовательностью сдвига механизма, описанной в Управлении Муфты. Сигнал дросселя питается к механизму и контроллеру передачи.
Сигнал тормоза предоставляет входную силу, которая приводит в действие торможение в Тормозной колодке Двойной Обуви в подсистеме Кузова.
Смоделируйте Engine
В целях системного моделирования, механизма или двигателя задает выходной крутящий момент как функцию скорости автомобильной трансмиссии. Механизм имеет порт подключения, связывающий его вращательно с остальной частью системы.
Используя блок двигателя от компонентов автомобиля
Библиотека Engines содержит блоки, что вы управляете использованием входного физического сигнала для дросселя. Можно параметризовать Типичный Блок двигателя с помощью векторов, чтобы задать скорость и крутящий момент. Блок вычисляет максимальный возможный крутящий момент как функцию скорости вращения двигателя в любой момент. Сигнал дросселя управляет, сколько из крутящего момента максимума может поставить механизм. Поршневой Блок двигателя составляет мгновенный крутящий момент, переданный к карданному валу механизма. Мгновенный крутящий момент позволяет образцовым колебаниям в ходовой части из-за поршневого оборота. К модели только поршневой механизм двигателя внутреннего сгорания, используйте блок Piston.
Пример sdl_car использует Типичный Блок двигателя, сконфигурированный как тип воспламенения искры. Свойства блока, заданные в диалоговом окне, включают максимальную мощность, скорость в максимальной мощности и максимальную возможную скорость механизма. Чтобы просмотреть настройки механизма, кликните по Блоку двигателя. Крутящий момент механизма и движение моделируются относительно вращательной земли, которая взята в качестве основной ссылки механизма и отправной точки автомобильной трансмиссии или вращательного механического устройства, связи в этой модели.
Альтернативные и передовые методы для моделирования механизмов
Simscape Driveline позволяет вам создавать комплексные, пользовательские модели механизма. Несколько важных функций механизма, чтобы рассмотреть в сложной модели:
Различение установившегося поведения от запуска механизма, когда функция крутящего момента механизма скорости вращения двигателя еще не достигла своего максимального возможного конверта
Детали производства механической энергии, такие как сжатие воздушного топлива и сгорание
Дополнительные средства управления вне того, что может быть представлено одним сигналом дросселя
Смоделируйте передачу
Подсистема передачи с 4 скоростями CR-CR в модели sdl_car подобна другим примерам с той же передачей. Муфта и планетарные свойства механизма установлены в блоках с переменными рабочего пространства модели.
| Переменная рабочей области | Описание |
|---|---|
eff_tor_rad | Муфта: эффективный радиус крутящего момента (m) |
num_fric_surf | Муфта: количество трения появляется в контакте |
engagement_area | Муфта: площадь поверхности трения в контакте (m2) |
fric_coeff | Муфта: кинетический коэффициент трения поверхностей в контакте |
peak_normal | Муфта: статичный (блокировка) коэффициент трения поверхностей в контакте |
velTol | Муфта: сожмите скоростной допуск блокировки (rad/s) |
pressThresh | Муфта: Нормированный порог давления |
p0 | Муфта: Физическая нормализация давления (Pa) |
Для больше о механизмах, муфты и передачи, видят страницу с описанием блока Disk Friction Clutch.
Свяжите Engine с передачей
Модель sdl_car связывает механизм и передачу через блок гидротрансформатора.
Этап гидротрансформатора
Как муфта, гидротрансформатор связывает две независимых оси автомобильной трансмиссии, чтобы передать угловое движение и крутящий момент с входа на выходной вал. Однако различающийся муфта, гидротрансформатор никогда не блокирует. Гидротрансформатор передает движение гидродинамической вязкостью, не поверхностным трением. Таким образом гидротрансформатор не продвигается через дискретные этапы и избегает разрывов движения, свойственных от муфт сцепления.
Чтобы подражать механизму, бездействующему в начале симуляции, начальное условие инерции рабочего колеса является ненулевой угловой скоростью. Начальное условие турбины & входной инерции вала является нулевой скоростью.
Для получения дополнительной информации об этих блоках, смотрите страницы с описанием блока Torque Converter и Inertia.
Смоделируйте шины, тормоза, колеса и дорогу
Передача кормит своим выходным крутящим моментом итоговую подсистему диска, Кузов. Эта подсистема представляет инерцию автомобиля (нагрузка на передачу), колеса, тормоза, условия движения и контакт колеса с дорогой. Модели подсистемы только задние колеса, как управляется передачей.
Итоговая подсистема диска: кузов
Подсистема имеет две главных области.
Моделирование шин и тормозов
Правые и левые блоки шины принимают крутящий момент автомобильной трансмиссии и вращение от передачи в их оси колеса вращательные порты (A). Учитывая нормальную или вертикальную загрузку (N), этот крутящий момент и вращение преобразованы в силу тяги, и перевод в колесе концентрируют переводные порты (H).
Шины вращаются неидеально, уменьшаясь, прежде чем они полностью будут генерировать тягу и будут реагировать против дорожного покрытия. О промахе шины левой шины сообщают как физический сигнал и преобразовывают в Simulink для использования с осциллографом промаха Шины.
Тормозная колодка Двойной Обуви представляет тормоз, расположенный, когда два вертелся твердая обувь, которая симметрично устанавливается внутри или снаружи барабана и управляется одним приводом. Тормозная колодка преобразовывает тормозящий сигнал от блока Driver Inputs до силы привода, которая проявляет крутящий момент трения на вале, который соединяет тормозной барабан с блоками шины.
Моделирование кузова и загрузки
Последовательность строки связи автомобильной трансмиссии модели заканчивается блоком Vehicle Body, который задает геометрию автомобиля, массу, аэродинамическое перетаскивание и начальную скорость (нуль). Этот блок генерирует нормальные силы, которые блоки Шины принимают как вертикальные загрузки. Кузов принимает разработанную силу тяги и движение в его горизонтальном движении переводный порт (H). Модель кузова также принимает скорость ветра (W) и дорожная наклонная поверхность (бета), оба предоставленные физическими константами.
Заднее колесо вертикальная сила загрузки (NR) сообщено к блокам Шины. Прямое колесо вертикальная загрузка (NF) не используется.
Прямую скорость (V) из автомобиля преобразовывают и сообщают, через выходной порт подсистемы, к скоростному осциллографу Автомобиля.
Альтернативный дифференциал, колесо, дорога и тормозящие модели
Модели sdl_car в качестве примера только задние колеса, задние шины и кузов, без более реалистических компонентов ходовой части дифференциалов и тормозов. Пример sdl_vehicle_4wd иллюстрирует, как смоделировать автомобиль, который имеет четыре колеса и передние и задние дифференциалы.
Для получения информации о моделировании тормозных систем с помощью муфт смотрите Движение Тормоза Использовать Муфты и Смоделируйте Передачу 2D Скорости с Торможением.
Управляйте муфтами
Чтобы выбрать и затронуть соответствующий набор механизма, модель использует блок Stateflow и расписание муфты. Чтобы видеть, как эти компоненты работают, возвратитесь к основной модели sdl_car.
Контролируемый государством выбор механизма
Блок Stateflow, который маркирован Shift Logic, реализует выбор механизма для передачи. Блок определяет, переключить ли или вниз на основе входа от двух других компонентов в модели. Блок Driver Inputs предоставляет дроссель и тормозящую информацию. Подсистема Кузова предоставляет скорость кузова через обратную связь.
Чтобы открыть схему Stateflow, дважды кликните Логический блок Сдвига. Model Explorer используется, чтобы задать входные параметры как дроссель и скорость автомобиля и вывод как желаемый номер механизма. Два пунктирных состояния AND отслеживают состояние механизма и состояние процесса выбора механизма. Полный график выполняется как система дискретного времени. Схема Stateflow, показанная в фигуре, иллюстрирует функциональность блока.
Модель вычисляет upshifting и включающие понижающую передачу пороги скорости как функция мгновенных значений механизма и дросселя. В то время как в steady_state, модель сравнивает эти значения с существующей скоростью автомобиля, чтобы определить, требуется ли сдвиг. Если так, это вводит одно из подтвердить состояний (upshifting или включающий понижающую передачу), который записывает время записи.
Если скорость автомобиля больше не удовлетворяет условие сдвига, в то время как в подтвердить состоянии, модель игнорирует сдвиг, и это переходит назад к steady_state. Установившееся условие предотвращает посторонние сдвиги из-за шумовых условий. Если условие сдвига остается допустимым на срок меток деления TWAIT, образцовых переходов посредством более низкого соединения и, в зависимости от текущего механизма, это широковещательно передает одно из событий сдвига. Модель снова активирует steady_state после перехода посредством одного из центральных соединений. Событие сдвига, которое широковещательно передается к состоянию gear_selection, активирует переход к соответствующему новому механизму. Блок Stateflow выводит информацию о механизме к подсистеме расписания муфты, которая находится в подсистеме передачи.
Сожмите подсистему расписания
Сигнал от блока Stateflow до расписания муфты управляет пятью муфтами передачи С 4 скоростями CR-CR. Чтобы видеть расписание муфты, откройте подсистему Передачи, и затем подсистему Расписания Муфты.
Запустите модель
Модель сконфигурирована, чтобы моделировать в течение 50 секунд. Таблица показывает профиль механизма для симуляции.
| Области (области) значений времени | Настройки механизма CR-CR |
|---|---|
| 0–3.96 | 1 |
| 3.96–10.48 | 2 |
| 10.48–40.68 | 3 |
| 40.68–50 | 4 |
Моделируйте автомобиль.
Чтобы видеть результаты использовать Проводник Результатов Simscape, в описании в окне модели, нажимают Explore simulation results.
Построить вращательную скорость в RPMs и мощности в ваттах для механизма:
На левой панели окна Results Explorer расширьте узел для Engine
Кликните по узлу F, и затем узлу w.
Чтобы изменить модули для оси Y к оборотам в минуту, щелкните, кнопка стрелки ниже оси Y маркируют (
rad/s) и выбираютrpm.Добавить график степени, которую механизм поставляет гидротрансформатору, Ctrl+click узел P.
Добавьте график промаха шины.
Ctrl+click, чтобы расширить узел Vehicle_body.
Ctrl+click, чтобы расширить узел Tire_Left.
Ctrl+click узел S.
Добавьте график скорости автомобиля.
Ctrl+click, чтобы расширить второй узел Vehicle_body.
Ctrl+click узел v.
Чтобы изменить модули на километры в час, щелкните, кнопка стрелки ниже оси Y маркируют (
m/s), выбираютSpecify, и для Specify your unit, вводятkm/hr.
Графики показывают что для:
Скорость вращения двигателя и степень — Когда сдвиги передачи на второй механизм в 3,96 секунды, механизм достигает своей максимальной скорости и степени.
Утомите промах — Когда передача продвигается в более высокие механизмы, повышения отношения скорости. Падения отношения диска и шина подсовывают уменьшения. Движение шины более тесно приближается идеальный (нескольжение) движение на более высоких скоростях.
Скорость автомобиля — скорость увеличивается меньше с каждым upshift для механизмов один, два, и три. Скорость уменьшается немного, прежде чем она начнет стабилизироваться, когда автомобиль на четвертой передаче.