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如何有效地定制车辆动力学模型公式学生比赛

作者Tanya Kuruvilla,

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对于今天的博客,我们很高兴主机黄日,电气的技术主管华南农业大学的舰队。他的团队赢得了一等奖在MATLAB / Simulink仿真车辆动力学仿真和二等奖的控金宝app制策略开发和软件实现。

The Introduction and Motivation

在发展的过程中车辆动力学模型FSAE事件,我们遇到以下常见问题:
  • 未能建立一个高自由度车辆动力学模型
  • 效率低时定制车辆动力学模型
  • Coupling multiple subsystems to build a full vehicle model
经过几个赛季的探索,我们决定继续进行参考应用程序中可用车辆动力学BlocksetThe and动力总成Blockset。在随后的段落中,我们将简要地分享我们的经验使用这些应用程序的引用。
当定制车辆动力学模型的一个问题是效率。如果您使用基本模块基于理论知识或编写自定义模块从头构建整个模型,需要大量的工作。此外,在我们的团队的经验,这种方法经常花很多时间调试模式。在这种情况下,定制的优点是黯然失色的效率问题。
因此,我们的团队将使用现有的模块在相关的工具箱,更可靠。我们只需要了解模块原理和输入和输出信号指的是文档和判断它是否符合我们的需求。为我们的活动,最重要的两个工具箱车辆动力学BlocksetThe and动力总成Blockset。这两个工具箱中提供的参考应用程序基本上是足以支持我们完成车辆动力学模型的核心部分,包括发动机/电机、传动系统、动力系统、转向系统和制动系统。金宝app学会利用相关参考应用程序帮助我们加速我们的定制车辆的速度模型。

案例研究

参考基本模型

在建立模型的过程中,我们应该只选择一些重要的对象在整个车辆,并考虑各种系统之间的连接模式和分层设计。这使得学生很容易刚开始建模与仿真。仿真软件有许多例模型,以及车辆模型提供的在线金宝app比赛,是最好的学习资源。我们还建议车辆动力学模型开发和定制的基于这些模型。在我们的例子中,我们把一个例模型为例。例如,作为一个起点,我们指的是常数半径参考应用。
图3. png

模型修改

At the beginning of the season, on experience and theoretical calculations we determined some vehicle design parameters to the as gear thewire, wheelbase, aerodynamic parameters, etc. These parameters were 2 in the Simul金宝appink vehicle dynamics model to investigate the impact on the vehicle performance, stability analysis, and to perform lap time simulations.
此外,我们利用上述参考应用程序执行模拟。我们删除了变速箱,微分,和其他相关部分并添加一个电动机和电池模型。电池模型是基于放电的实验数据,并通过参数识别的方法。下面的图显示了我们使用的电池等效电路模型。通过这种方式,我们的车辆模型能够刺激经济并验证了能量回收策略。
Figure 2. The PNG
接下来,我们利用悬架系统架构提供的基本模型和参数化模型按照我们的车辆数据。因此,我们可以定制车辆动力学模型在短时间内确保效率和可靠性。当然,这种方法必须建立在理解原例模型。
图4. png
接下来,我们需要优化控制策略的效果通过一些反馈的数据实车测试。同样的,我们构建了一个定制子系统控制后轮的扭矩和集成的基本模型。
图1. png
最后,在3 d可视化工具,我们使用预先构建的场景在车辆动力学Blockset创建Unreal Engine ®开发的游戏引擎,史诗般的游戏®。从我们的经验中,车辆动力学模型的三维可视化是一个高度集成和大量仿真结果的可视化,包括车辆速度、姿态角、车辆轨迹,等等,这样我们有更多的时间来验证车辆动力学模型。下图显示了虚幻引擎的操作接口编辑器。我们修改的一个预先构建的场景将锥的规则图8(只有左圆)。
图8. png
图9. png

GUI设计

当我们迭代优化车辆设计参数或控制策略,我们通常使用不同的参数和不同的工作条件之间切换多个模拟。这可以耗时和困难的其他团队成员使用模型。因此,我们开发了一个应用程序使用MATLAB应用程序设计师That lets you create professional apps without having to be a professional software developer. This streamlined our iteration process, improved the efficiency of existing code both and enhance the human - computer interaction, and gave, easy access to parameterize the model.
下图是我们的GUI。我们可以直接填写红色框中的值设置减速器的传动比。
图10. png
In addition, you can switch between various preset working the conditions by rotating the knobs, and directly set the on/off of various control strategies through the buttons on the right, to inthe figure below.
图11. png
使用MATLAB应用程序设计师开发这样一个GUI的事情的学习成本远低于受益。主要原因是这个工具不仅提供了一个图形化的操作界面,也提供了很多辅助功能代码编写。因此,你很快就可以开始实际GUI探索的参考例子这个工具。

结果

我们的应用程序的实际效果受到基于车辆动力学模型模拟实际车辆的程度。然后,比较的比赛数据采集系统记录的数据的输出车辆模型在相同的工作条件允许我们研究模型之间的相似性和实际汽车的性能。这也帮助我们通过分析确定改进的区域。
验证模型,我们给司机操作8字形圆项目中收集到车辆模型,然后将实际的车辆数据与车辆模型的仿真结果。从以下数据可以看出,我们能够通过我们的仿真模型实现现实的结果。尽管只进行定性分析,这极大地增强了我们对工作的信心基于车辆模型。
图10. png
图11. png
Figure 12. PNG

关闭

所以,这是一个简短的分享从我们结束我们定制的汽车模型。我们相信,使用参考应用程序您可以自定义参考模型通过使用您自己的数据或替换一个子系统用您自己的模型。这大大减少了汽车开发周期。
我们希望你喜欢阅读博客。要了解更多,请查看参考应用程序中车辆动力学BlocksetThe and动力总成Blockset。

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类别:
汽车
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