真·simulink车辆仿真基础教程-控制策略模块: 怎么跑，你得听我的

myhomer

大家好，我是王浮生不怕生。这里是“真·Simulink车辆仿真教程”第八节，本节我们介绍控制策略模块。

本文我们建立一个简易的控制策略模型，主要完成基本的电、液制动扭矩分配及驱动扭矩计算，根据车辆运行需求给电机发动扭矩指令。

再次重申，这个系列教程是是基础教程，只完成基础的功能。做工程仿真应用的铁子请移步：《Matlab/Simulink车辆建模》。



由于能量回收的存在，电机的扭矩指令包含驱动扭矩和制动扭矩。


驱动扭矩怎么算？

这样算：

驱动扭矩=加速踏板开度×电机驱动外特性

电机的驱动外特性是车辆的最大输出能力，加速踏板开度是我们量化的加速需求，其值为0~1之间，两者相乘就可看作是驱动扭矩的需求。

在模型中添加一个Lookup Table模块，参数设置为驱动外特性扭矩曲线。



则驱动扭矩计算建模如下：




制动扭矩怎么算

制动扭矩计算主要是完成电、液制动扭矩的分配，也就是毕设的宠儿：能量回收策略。

模型中我们做一个电制动优先的系统，当电机能满足制动需求时，由电机制动；当电机不能满足制动需求时，优先由电机制动，不足的制动扭矩由液压系统补足。

这里的制动需求扭矩该怎么算呢？

铁子李：我知道，我知道。用制动踏板开度×电机发电外特性就行了。

机智的老王：聪明啊铁子，往沟里跑都知道踩油门了。我们的模型里，车辆驱动时只有一个扭矩输出源，你可以这样搞。但是制动时有两个扭矩输出源，你这样搞，让液压制动系统的脸往哪儿搁。

铁子李：那你告诉我怎么办。

机智的老王：这好办，你知道把刹车踩到底，刹车系统能输出多少制动扭矩就行了。

铁子李：我不知道啊，我都沦落到看你写的文章了，这我也查不到啊。

机智的老王：你瞅瞅你说的这是啥话，我教你还不行吗。



下面是教学时间：在没有制动系统数据的情况下，如何估算车辆最大制动扭矩。

大多数乘用车在干燥路面进行全力刹车时，100-0的刹车距离可以做到40m左右，比较优秀的可以做到35m左右。具体数据可以在各大车辆评测网站查询。

我们以模型中的车辆参数为例，假设现在该车的刹车距离为40m，那么我们就可以求出它的平均制动减速度：



假设不考虑滑转，则制动系统施加的轮端制动扭矩为：



所以，制动需求扭矩就可以如下图所示通过查表求了。



如果你想做的再简单点，也可以直接用踏板开度乘最大制动扭矩。



求出制动需求扭矩后，我们把它与电机能输出的制动扭矩做下比较：

【1】当制动需求扭矩<=电机最大制动扭矩，则电机制动扭矩=制动需求扭矩，液压制动扭矩=0；

【2】当制动需求扭矩>电机最大制动扭矩，则电机制动扭矩=电机最大制动扭矩, 液压制动扭矩=制动需求扭矩-电机制动扭矩.

电机的最大制动扭矩怎么求？查表。



那么我们可以直接这样取小吗？



当然不可以，因为求得的制动需求扭矩是轮端的，我们需要先将其计算至电机端：

电机端制动需求扭矩=轮端制动需求扭矩/减速器速比/减速器效率

此外，电机的制动外特性是负值，我们需要先将其取绝对值。电机端制动需求扭矩计算建模如下：



对于电机扭矩输出的转换，我们通过switch模块作以下条件判断：当制动踏板开度小于0.01时，认为车辆无制动需求，电机输出驱动扭矩；否则输出制动扭矩。

这里要注意，由于前面对电机制动扭矩去了绝对值，所以输入switch模块前需要再取负。



最后我们再用制动需求扭矩减去电机提供的制动扭矩，即可得到需要液压制动系统补偿的扭矩。这里主要要将电机扭矩计算至轮端。

最后完成的策略模型如下：



这样策略模型也就做完了，后面就可以快乐的调试了。