CarSim与Simulink联合仿真1 软件介绍在MATLAB中，Simulink是用来建模、仿真和分析动态多维系统的交互工具。
可以使用Simulink提供的标准模型库或者自行创建模型库，描述、模拟、评价和精化系统行为，同时，Simulink和MATLAB之间的联系十分便捷，可以使用一个灵活的操作系和应用广泛的分析和设计工具。
最后，除了可以使用Simulink建模和仿真之外，还可以通过其他软件联合来完成更多的分析任务，如CarSim、ADAMS、AMEsim等许多软件。
CarSim是专门针对车辆动力学的仿真软件，CarSim模型在计算机上运行的速度比实时快3-6倍，可以仿真车辆对驾驶员，路面及空气动力学输入的响应，主要用来预测和仿真汽车整车的操纵稳定性、制动性、平顺性、动力性和经济性，同时被广泛地应用于现代汽车控制系统的开发。
CarSim可以方便灵活的定义试验环境和试验过程，详细的定义整车各系统的特性参数和特性文件。
CarSim软件的主要功能如下：●适用于以下车型的建模仿真：轿车、轻型货车、轻型多用途运输车及SUV；●可分析车辆的动力性、燃油经济性、操纵稳定性、制动性及平顺性；●可以通过软件如MA TLAB，Excel等进行绘图和分析；●可以图形曲线及三维动画形式观察仿真的结果；●包括图形化数据管理界面，车辆模型求解器，绘图工具，三维动画回放工具，功率谱分析模块；●程序稳定可靠；●软件可以实时的速度运行，支持硬件在环，CarSim软件可以扩展为CarSim RT,CarSim RT 是实时车辆模型，提供与一些硬件实时系统的接口，可联合进行HIL仿真；●先进的事件处理技术，实现复杂工况的仿真；●友好的图形用户界面，可快速方便实现建模仿真；●提供多种车型的建模数据库；●可实现用户自定义变量的仿真结果输出；●可实现与simulink的相互调用；●多种仿真工况的批运行功能；2 CarSim与Simulink联合仿真2.1 Simulink接口1) 变量由Simulink导入CarSim（导入变量）可由Simulink导入到CarSim中的变量可达160多个，主要分为以下几部分：⏹控制输入⏹轮胎/路面输入⏹轮胎的力和力矩⏹弹簧及阻尼力⏹转向系统的角度⏹传动系的力矩⏹制动力矩及制动压力⏹风的输入⏹任意的力和力矩图2.1 CarSim导入变量分类我们可以在Simulink中定义变量，也可以在其他软件中定义并导入Simulink模型中，导入的变量将叠加到CarSim内部相应的变量中。
2）变量由CarSim导入Simulink（导出变量）导出变量可以应用于用户自定义的Simulink模型，CarSim的导出变量多达560之多，如车辆的位置、姿态、运动变量等。
图2.2 CarSim导出变量分类图2.3为CarSim软件所提供的一个CarSim与Simulink联合仿真的例子图2.3 简单驾驶员模型2.2 CarSim与Simulink联合仿真以CarSim中所提供的与Simulink联合仿真的一个例子为例（稍有修改），来介绍CarSim 与Simulink联合仿真的整个过程。
例：车型B-class，Hatchback:No ABS初始车速65km/h节气门开度0档位控制闭环四档模式制动2s后紧急制动方向盘转角0deg路面对开路面仿真时间10s仿真步长0.001s说明：选用同一车型的两辆汽车，同样的仿真工况，但其中一辆加入在Simulink中建立的ABS控制器，相当于一辆汽车带有ABS，而另一辆汽车没有带ABS，方便对比。
(1) 双击桌面上CarSim的图标，运行CarSim，这里选用是的CarSim8.0版本；(2) 出现‘选择数据库’对话框，如图2.4所示，选择好数据库文件夹后点击‘Continue with the selected database’，若想要不再出现此对话框，可以将左下角‘Don't show this window the next time you start’选中；图2.4 选择数据库(3) 然后将会出现如图2.5所示的对话框（‘许可设置’），选择‘Select’，即可打开CarSim 的主界面，如图2.6所示；图2.5 许可设置图2.6 CarSim主界面由图2.6可以看到在CarSim主界面中，主要有三大部分：车辆参数及仿真工况的设置、数学模型求解、后处理。
用户可以修改车辆参数，根据需要来设置仿真工况，图2.6中所示为双移线仿真工况。
在后处理部分，可以显示模型的仿真动画及绘制仿真曲线，如图2.7。
图2.7 仿真动画与曲线(4) 点击，来新建一组dataset，如图2.8，在两个文本框中分别输入'Example'和'ABS'，然后点击'set'，以完成新建。
图2.8 新建dataset(5) 选择'datasets'下拉菜单，看有何不同，如图2.9。
图2.9 第(4)步中所建的dataset(6) 点击图2.10(a)中的下三角，选择相应的车型，如图2.10(b)。
(a) (b)图2.10 选择车型(7)新建一个所要求的仿真工况：1)点击图2.11中所示的工况，如图2.12所示。
图2.11 120km/h双移线仿真工况图2.12 120km/h双移线仿真工况的主界面2) 新建仿真工况，点击，在图2.13中的文本框中依次输入‘ABS Example’和‘Split Mu’，点击‘Set’完成新建。
图2.13 新建仿真工况3) 根据例子中的要求设置仿真工况：●初始车速为65km/h；●节气门开度为0；●2s后紧急制动；●档位控制选用闭环四档模式；●方向盘转角为0deg；●路面选择对开路面；完成设置后，如图2.14所示。
图2.14 仿真工况设置4) 设置仿真时间：同样在设置仿真工况的主界面里，在如图2.15所示的文本框内输入‘10’。
图2.15 仿真时间设置5) 选择前面新建的仿真工况：点击，返回CarSim的主界面，选择前面新建的‘Split Mu’工况，如图2.16。
图2.16 选择仿真工况6) 设置仿真步长：在CarSim主界面下，点击下拉菜单‘Tools’，选择‘Preferences’，出现如图2.17的界面，在图中红色圆角矩形框内，将仿真步长设为‘0.001s’。
图2.17 设置仿真步长(8)点击运行数学模型，计算结束后，点击，观看仿真动画，看一下无ABS车辆在对开路面上紧急制动的效果，如图2.18所示，也可以点击来绘制曲线。
图2.18 仿真动画显示(9) 建立CarSim与Simulink联合仿真的模型：1) 点击如图2.19所示的下三角，选择‘Models:Simulink’。
图2.19 选择Simulink接口2）点击如图2.20所示的下三角，选择‘[Link to New Dataset]’。
图2.20 Link to New Dataset3) 此时将弹出一个如图2.21所示的对话框，在文本框中依次输入‘Example’和‘ABS’，点击完成新建，如图2.22。
图2.21 新建一个与Simulink联合的Dataset图2.22 选择建立的‘ABS’dataset4)点击，如图2.24所示，注意到：①浏览工作路径：在这里选择D:\Program Files\CarsimData；②Simulink Model的路径：在D:\Program Files\CarsimData\Extensions\Simulink 目录下新建一个空白的Simulink Model，命名为ABS.mdl。
点击浏览ABS.mdl，如图2.23所示图2.23 选择路径图2.24 Simulink {Example}ABS的主界面5) 定义CarSim的导入变量：点击如图2.25(a)所示的下三角，选择‘I/O Channels:Import’，然后按图2.25(b)、(c)新建导入变量；(a)(b)(c)图2.25 新建ABS input点击，显示如图2.26，这里需要浏览找到Readme file for output，这里为Programs\solvers\ReadMe\i_i_imports_tab.txt。
定义CarSim 导入变量为4个车轮的轮缸压力，顺序依次为：IMP_PBK_L1(左前轮缸压力[MPa])、IMP_PBK_R1(右前轮缸压力[MPa])、IMP_PBK_L2(左后轮缸压力[MPa])、IMP_PBK_R2(右后轮缸压力[MPa])，记下导入顺序。
图2.26 定义CarSim导入变量6）定义CarSim的导出变量：步骤同5) 定义CarSim的导入变量相同，首先新建名为ABS output的一个dataset。
点击，弹出如图2.27所示的界面，这里需要浏览找到Readme file for output，这里为Programs\solvers\ReadMe\i_i_outputs_tab.txt。
定义CarSim的导出变量依次为：Vx_L1(左前轮速[km/h])、Vx_R1(右前轮速[km/h])、Vx_L2(左后轮速[km/h])、Vx_R2(左前轮速[km/h])、Vx_SM(汽车质心处的速度[km/h])、Pbk_Con(主缸压力的控制输入[MPa])，记下导出顺序。
图2.27 定义CarSim导出变量7) 点击，返回CarSim主界面，然后点击图2.27所示的，此时Matlab及前面所新建的空白的模型ABS.mdl将被打开，如图2.28。
图2.27 数学模型求解器图2.28 MA TLAB Command Window及ABS.mdl8）在MA TLAB Command Window中键入simulink，回车，打开Simulink Library Browser，注意现在的Simulink Library Browser比单独运算MATLAB/Simulink时多了一个‘CarSim S-Function’，如图2.29所示，将拖拽到ABS.mdl里，显示为，注意此模块恰好有一个输入接口和一个输出接口，分别对应着CarSim的导入变量和导出变量。
图2.29 含有CarSim S-Function模块的Simulink Library Browser9) 在ABS.mdl中加入ABS控制策略，CarSim的导出量经过Simulink计算，决策出各个轮缸的压力，然后导入到CarSims模块里，如图2.30所示图2.30 CarSim与Simulink联合仿真的ABS控制模型10) 返回CarSim主界面，点击，运行结束后，再点击，弹出ABS.mdl，如图2.30，点击模型的，即可运行整个模型。