一个自动变速器控制器模型

这个示例使用:

开放模式

这个例子展示了如何使用仿真软件模型汽车动力传动系统®。金宝appStateflow®提高传输控制的仿真软件模型的金宝app表示逻辑。金宝app仿真软件提供了一个强大的动态系统的建模和仿真环境和过程。然而在许多系统,监督职能改变模式或调用新获得时间表必须应对可能发生的事件和条件,随着时间的发展。因此,环境需要一种语言能够管理这些多个模式和发展条件。在接下来的例子中,Stateflow显示它的力量在这个能力通过执行自动变速器齿轮的功能选择。这个函数是结合动力传动系统动力学在自然、直观的方式,通过融合一个Stateflow块仿真软件框图。金宝app

分析和物理

下面的图显示了一个典型的汽车动力传动系统的功率流。非线性常微分方程模型发动机,四速自动变速器和汽车。在这个例子中直接讨论的模型实现了从这个图块模块化仿真软件子系统。金宝app另一方面,传输控制和决策的逻辑单元(TCU)不会让自己编制方程。TCU更适合一个Stateflow表示。Stateflow监视事件对应系统中重要的关系和采取适当的行动发生。

油门开是输入引擎之一。发动机与变矩器的叶轮,夫妻传输(见方程1)。

方程1

$$ I_ {ei} \点{N} _e = T_e t_i $$

$$ N_e = \ mbox{发动机转速(RPM)} $$

$$ I_ {ei} = \ mbox{惯性矩的引擎和叶轮}$$

$$ T_e T_i = \ mbox{引擎和叶轮转矩}$$

变矩器的输入-输出特性可以表示为涡轮速度和发动机转速的函数。在这个例子中,功率流的方向总是假定为从叶轮涡轮(见方程2)。

方程2

$$ T_i = \压裂{N_e ^ 2} {K ^ 2} $$

$$ K =₂\压裂{N_{在}}{N_e} = \ mbox{增殖系数(容量)}$$

$$ N_ {} = \ mbox{涡轮(变矩器输出)=传播速度输入转速(RPM)} $$

$$ R_ {TQ} = f_3 \压裂{N_{在}}{N_e} = \ mbox{扭矩比}$$

通过静态传输模型是实现齿轮比率,如果小转变*(见方程3)。

方程3

$$ R_ {TR} = f_4(齿轮)= \ mbox{传动比}$$

$$ $ T_{出}=识别R_ {TR} T_{在}$ $识别$

$$ N_ {} = R_ {TR} N_{出}$$

$$ T_{},识别T_{出}= \ mbox识别{传输的输入和输出力矩}$$

$$ N_ {}, N_{出}= \ mbox{传输的输入和输出转速(RPM)} $$

最后驱动、惯性和动态变动负荷构成了车辆动力学(见方程4)。

方程4

$$ I_v \点{N} _w = R_ {fd} (T_}{出识别-T_{负载})$$

$$ I_v = \ mbox{车辆惯性}$$

$$ N_w = \ mbox{轮转速(RPM)} $$

$$ R_ {fd} = \ mbox{最终传动比}$$

$$ T_{负载}= f_5识别(N_w) = \ mbox{负载转矩}$$

负载转矩包括道路负载和制动转矩。路负载摩擦和空气动力损失的总和(见方程5)。

方程5

$$ T_{负载}=识别胡志明市(英里/小时)(R_ {load0} + R_ {load2}英里^ 2 + T_{制动})识别$$

$$ R_ {load0}, R_ {load2} = \ mbox{摩擦和空气动力阻力系数}$$

$$ T_}{负载,识别T_{制动}= \ mbox识别{负载和制动力矩}$$

$$英里= \ mbox{车辆线速度}$$

模型项目的转变点传输根据时间表如下图所示。对于一个给定的节流阀在给定齿轮,是一个独特的车辆速度的加速。仿真运行同样的调低速档。

建模

当你打开模型,在模型中初始条件设置工作区。

模型的顶层图如下图所示。运行仿真,模拟选项卡上,单击运行。注意,记录相关数据模型在数据结构称为MATLAB工作区sldemo_autotrans_output。记录信号有一个蓝色的指示器。在仿真运行之后,您可以查看的数据结构类型的组件sldemo_autotrans_output在MATLAB命令窗口。还要注意,单位出现在子系统图标和信号线路。

建模

上面所示金宝app的仿真软件模型是由模块组成的,它代表的发动机,传动,和车辆,一个额外的逻辑块转移到控制传动比。用户输入到模型的形式是节流阀(以百分比)和制动转矩(英尺-磅中给出)。用户输入油门和制动扭矩使用ManeuversGUI接口。

引擎子系统由一个二维表,插入发动机扭矩和油门,发动机转速。下图展示了复合发动机子系统。双击这个子系统模型中查看它的结构。

TorqueConverter和TransmissionRatio块传输子系统构成,如下图所示。在模型窗口中双击传输子系统以查看其组件。

TorqueConverter是蒙面的子系统,实现了方程2。打开这个子系统,右键单击它并选择面具>看下面具从下拉菜单。面具需要一个向量的速度比率(Nin /不)和增殖系数向量(f2)和转矩比(f3)。这个图显示了TorqueConverter子系统的实现。

传动比块决定比表1所示,计算传输输出扭矩、输入速度,如方程3示。接下来的图显示了子系统的框图,实现这一比率在转矩和速度。

表1:传动齿轮比率

齿轮Rtr = Nin /东北1 0.677 1.000 1.450 2.393 - 2 3 4

Stateflow块标记ShiftLogic实现齿轮传输选择。在模型窗口中双击ShiftLogic打开Stateflow图。Model Explorer是用来定义输入节流和车辆速度和输出所需的设备数量。两个虚线和状态跟踪装置的状态和状态的齿轮选择过程。整个图表执行作为一个离散时间系统,采样每40毫秒。Stateflow图所示所示的功能块。

转变的逻辑行为可以通过启用动画模拟中观察到Stateflow调试器。的selection_state(总是活跃)开始执行的计算表示在函数。模型计算加速和减速速度阈值的函数的瞬时值装备和节流阀。在steady_state,模型比较这些值到现在的车辆速度来确定是否需要转变。如果是这样,它进入一个确认状态(上移或降低速度),记录条目的时间。

如果车辆速度不再满足条件的转变,在确认状态,该模型忽略了转变转换回steady_state。这可以防止由于噪声条件无关的变化。如果这种转变条件仍然有效的持续时间TWAIT蜱虫,模型通过降低结和转换,根据当前的齿轮,它广播事件的一个转变。随后,该模型再次激活steady_state通过一个中央连接过渡。事件的转变,这是广播的gear_selection状态,激活一个过渡到适当的新装备。

例如,如果车辆沿着节流阀在二档25%,第二个活跃在gear_state,steady_state是活跃的selection_state。的在后者的功能,发现一个加速应该发生当车辆超过30英里。目前这变成真的,进入模型上移状态。而在这种状态下,如果车辆仍超过30英里每小时的速度TWAIT蜱虫,该模型满足过渡条件主要右下方结。这也满足条件(齿轮= = | 2 |)主要从这里过渡到steady_state,所以现在模型的整体转变上移来steady_state和广播事件向上作为一个过渡的行动。因此,从第二过渡到第三了gear_state完成转变的逻辑。

车辆子系统使用净转矩计算加速度和集成计算出车辆的速度,每个方程方程4和5。车辆子系统是蒙面。看到车辆的结构块,右键单击它并选择面具>看下面具从下拉菜单。面具菜单中输入的参数最终传动比,阻力摩擦和空气动力阻力的多项式系数,车轮半径,车辆惯性,和最初的传播速度输出。

结果

发动机扭矩地图,和变矩器特征用于模拟如下所示。

得到FactorK(第二行)和TorqueRatio(第三行)vs SpeedRatio(第一行)

第一个模拟(通过操纵)使用在表2中给出的节流计划(这个数据是线性插值)。

表2:节流时间表第一模拟(通过操作)

时间(sec)节流(%)14.9 0 60 200 100 100 0 0

第一列对应于时间;第二列对应比例节流阀打开。在这种情况下没有制动应用(制动转矩为零)。车辆速度从0开始和发动机在1000 RPM。下图显示了基线的阴谋的结果,使用缺省参数。作为司机60%节流措施t = 0,发动机立即响应的速度增加了一倍多。这带来了一个较低的速度比在变矩器,因此,一个大扭矩比例。车辆加速很快(没有轮胎滑移模型)和发动机和车辆加速到t = 2秒,在这段时间里,发生1 - 2换高速档。发动机转速突然典型滴,然后继续加速。2 - 3和3 - 4加速发生在大约4和8秒,分别。注意车速由于其庞大的惯性仍然更为顺畅。

在t = 15秒油门,司机步骤100%可能是典型的通过机动。第三齿轮传动降档和引擎跳跃从2600转到3700转。发动机转矩从而有所增加,以及机械传动的优势。继续重油门,车辆加速到100英里/小时然后开始拼命工作t = 21秒。车辆邮轮在第四齿轮仿真的其余部分。双击ManeuversGUI块并使用图形界面改变油门和刹车的历史。