5
实战1：一个发动机模型
根据下列数学模型，用 Simulink 建模仿真。
1. 节气门开度（输入）：
2. 负载扭矩（输入）：
6
实战1：一个发动机模型
3. 进入进气歧管的空气质量速度：
单位 g/s
歧管压力 大气压力
7
实战1：一个发动机模型
4. 进气歧管的压力变化速度
气体常数 歧管体积
出进气歧管的空气质量速度
31
实战3：防抱死制动系统（ABS）
单轮制动数学模型：
v Vv / Rr
slip 1 w / v
v
Vv
Rr
Tb
dw I F f Rr Tb dt dV m v Ff dt F f Fz
Ff
Fz
1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0
用到的模块一览：
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 常量 阶跃 示波器 终端 增益 加减 乘除 求最值 判正负 汇总器 开关 Constant Step Scope Terminator Gain Sum Product MinMax Sign Mux Switch Sources Sources Sinks Sinks Math Operations Math Operations Math Operations Math Operations Math Operations Signal Routing Signal Routing
part4
N
dotmao
1 s Terminator
Pm mao
Terminator3 part5
Integrator
N
edge180
valve timing
mass(k) mass(k+1) ma T_eng N T_load T_load N trigger
T_eng
compression
part6 part2 part7 30/pi Gain Scope1
15
Scope
实战1：一个发动机模型
仿真结果分析：
1. 负载减小，发动机转速升高并趋于稳定； 2. 节气门开度增加，发动机转速升高并趋于稳定； 3. 负载增大，发动机转速下降并趋于稳定。
2
3
1
发动机转速曲线
16
实战1：一个发动机模型
发动机转速闭环控制
加入一个离散控制器（PI控制器），通过一个快速节 气门执行器调节发动机转速，使得负载转矩的变化对 发动机转速的影响最小。
27
实战2：离合器接合/分离模型
Simulink模型：
Tin
Tin
slipping
Tfmaxk wv
we
NOT Scope
Tfmaxk
Fn
Fn Tfmaxs Tin w
part6 1 Gain1 locked
locked
Scope2
Tin lock
回调函数 的使用
1 Gain
unlock Tfmaxs Tf
f (slip)
32
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
实战3：防抱死制动系统（ABS）
Simulink模型：
Scope2 Scope3 100 TB.s+1 bangbang controller Hydraulic Lag Scope4 Scope5 Scope1 0.2 Desired relative slip ctrl yout m*g/4 mu slip friction curve Weight 1 s STOP slp Scope Vehicle speed Rr 1/Rr wv 1 s Brake pressure Kf force & torque 1/I 1 s Wheel speed
5
6
7
8
9
10
5
进气歧管的压力变化速度
8
实战1：一个发动机模型
5. 离开进气歧管的空气质量速度（即进入气缸的空 气质量速度）：
发动机转速 歧管压力
9
实战1：一个发动机模型
6. 发动机扭矩：
进入气缸燃烧的空气质量 空气/燃料 质量比 点火提前角
10
实战1：一个发动机模型
7. 发动机角加速度：
发动机转动惯量
11
实战1：一个发动机模型
ww
-1/
1 s stopping distance
1.0 - u(1)/(u(2) + (u(2)==0)*eps) relative slip
33
实战3：防抱死制动系统（ABS）
基本模块介绍：
1. 2. 3. 4. 传递函数 Transfer Fcn Continuous 查找表 Lookup TableLoopup Tables 积分器（限幅）Integrator Continuous 终止仿真 Stop Sinks
防止“除零”而采取的措施： 1.0 – u(1) / (u(2) + (u(2) == 0) * eps)
必定非零！
34
实战3：防抱死制动系统（ABS）
Simulink模型精讲
bangbang 控制器原理：
U m , Uk U m , En a En a 1, Uk 1, En 0 En 0
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
制动时间（x10-2s）
38
作业
1、复习各类基本模块； 2、对防抱死制动系统进行建模仿真。
39
实战4：半车模型悬架系统
半车模型悬架系统：
40
实战4：半车模型悬架系统
前悬架作用力和扭矩数学模型：
41
实战4：半车模型悬架系统
后悬架作用力和扭矩数学模型：
13
作业
完成各个子系统的建模。 下节课将这些子系统组装成一个完整的发 动机模型。
14
实战1：一个发动机模型
Simulink 模型：
throttle theta dotmai dotmai dotPm
Terminator2 part1
Pm mai dotmao Pm
Terminator1 part3
0
0 0 1 1 1 1
0
1 1 0 0 1 1
1
0 1 0 1 0 1
1
0 0 1 1 1 0
保持接合态
保持分离态 切换至分离态 切换至接合态 保持接合态 切换至接合态 切换至分离态
25
实战2：离合器接合/分离模型
基本模块介绍：
使能子系统：当使能端口的控制信号为正时，子系统 执行（sys_enable.mdl）； 触发子系统：子系统只在触发事件发生的时刻执行， 并保持该时刻的输出直至下一次触发事 件发生（sys_trigger.mdl）； 逻辑运算“NOT”：（sys_not.mdl）；
part4
N
dotmao
1 s Terminator
Pm mao
Terminator3 part5
Integrator
N
edge180
valve timing
mass(k) mass(k+1) ma T_eng N T_load T_load N trigger
T_eng
compression
part6 part2 part7 30/pi Gain Scope1
x(t ) ue
2 t
3
基本步骤
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 启动 MATLAB 启动 Simulink 新建一个模型 保存模型 选择合适的模块 模块操作 信号线操作 仿真参数设置 开始仿真
4
扩展步骤
1. 示波器设置 2. 多个示波器分别显示多条曲线 3. 在一个示波器中显示多条曲线
pitch torque theta dottheta z dotz front force
pitch torque theta dottheta z dotz rear force
front suspension
Ff
Fr
rear suspension
44
实战4：半车模型悬架系统
15 10 5 0 -5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x 10
Scope
18
实战1：一个发动机模型
发动机转速闭环控制
发动机转速曲线
负载扭矩曲线
节气门开度曲线
19
作业
建立一个完整的带 PI 转速控制器的 Simulink 发动机模型（可参考 enginewc.mdl） 。
20
实战2：离合器接合/分离模型
一个离合器集中参数模型
21
实战2：离合器接合/分离模型
12
实战1：一个发动机模型
用到的模块一览：
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 关系运算符 积分器 饱和环节 单位延迟 初始条件 函数 子系统 输入 输出 触发器 Relational Op. Integrator Saturation Unit Delay IC Fcn SubSystem In1 Out1 Trigger Logic & Bit Op. Continuous Discontinuites Discrete Signal Attributes User-Defined Fcn Ports & Subsystems Ports & Subsystems Ports & Subsystems Ports & Subsystems