这个例子展示了如何使用Simulink®和Stateflow®来模拟汽车自动气候控制系统的工作。金宝app您可以通过双击摄氏温度块中的用户设定值并输入温度值来输入您希望汽车中的空气达到的温度值。您还可以以类似的方式将外部温度设置为摄氏温度。模型右侧的数字显示器显示了放置在驾驶员头部后面的温度传感器的读数。这是司机应该感受到的温度。当模型运行，气候控制激活时，就是这个数值变化的显示框来显示车内温度的变化。

图1:自动气候控制系统。

Stateflow®控制器

监控控制器在Stateflow中实现。双击状态流图可以看到这个监视控制逻辑是如何表述的。

的Heater_AC状态显示，当你输入的设定温度比车内当前温度高出至少0.5℃时，加热器系统就会启动。加热器将保持活动，直到当前温度在汽车内是0.5度的设定值温度。同样，当用户输入比当前车内温度低0.5℃(或更高)的设定值时，空调就会开启并保持工作状态，直到车内空气温度低于设定值温度0.5℃时，系统才会关闭。为了避免连续切换的问题，采用了0.5度的死区。

在鼓风机状态下，设定值温度与当前温度之差越大，风机吹得越猛。这确保了温度将在合理的时间内达到所需的值，尽管有温差。同样，当车内空气温度与设定值温度相差0.5℃时，系统将关闭。

空气分配(AirDist)及循环再造空气州(Recyc_Air)由触发状态流程图的两个开关控制。在这两个州内进行了内部过渡，以便在需要时有效除霜。当解冻状态被激活时，循环空气被关闭。

图2:Stateflow中的监控逻辑。

加热器和空调型号

加热器模型由加热器交换器的方程建立，如下图所示:

Tout = Ts- (Ts- tin)e^[(-pi*D*L*hc)/(m_dot*Cp)]

地点:

• Ts =恒定(散热器壁温度)

• D = 0.004米(通道直径)

• L = 0.05m(散热器厚度)

• N = 30000(通道数)

• k = 0.026 W/mK =常数(空气热导率)

• Cp = 1007 J/kgK =常数(空气比热)

• 层流(hc = 3.66(k/D) = 23.8 W/m2K)

此外，还考虑了加热器襟翼的影响。与鼓风机的运行类似，要求设定点温度与车内当前温度的温差越大，加热器襟翼打开越多，加热效果越大。

空调模型由下式建立:

y*(w*Tcomp) = m_dot*(h4-h1)

地点:

• Y =效率

• M_dot =质量流量速率

• W =发动机转速

• Tcomp =压缩机转矩

• H4, h1 =焓

这里我们有对空调系统的砰砰控制，从空调出口的空气温度是由发动机转速和压缩机扭矩决定的。

图3:加热器控制子系统。

图4:空调控制子系统。

舱内传热

驾驶员感受到的空气温度受所有这些因素的影响:

• 出气孔的空气温度

• 外部空气的温度

• 车里的人数

这些因素被输入到机舱内部的热力学模型中。我们通过计算出风口温度与车内当前温度之差，并乘以风扇转速比例(质量流量)，来考虑出风口的空气温度。然后每个人在车里增加100W的能量。最后，将外部空气温度和内部空气温度之间的差乘以较小的质量流量，以考虑从外部辐射到汽车内的空气。

内部动力学模型的输出被馈送到显示块，作为温度的测量，由放置在驾驶员头部后面的传感器读取。