真·simulink车辆仿真基础教程-模型调试：跑起来吧，小宝贝

hudaren43

截至目前，我们已经建立了车辆模型的所有子模块，现在已经可以让模型正常运行起来了。

模型简单运行调试

将模型各模块按以下顺序放置，并根据信号端口名称将各模块输入、输出信号进行连接。



有一点需要注意一下：

【1】正常情况下，模块封装建立子系统后，数据接口是左近右出的。在较新的版本（我也忘记是哪个版本了），把鼠标放到子系统端口上，当其变为圆圈后，按住鼠标左键就可以移动端口位置。这里为了模型界面的整洁，我调整了下各模块的端口位置。



回到matlab界面，运行一下data脚本，将变量写入工作空间。



在工况模型中选择CLTC工况，将仿真停止时间设置为1800，点击运行。



拉取一下目标车速及实际车速，由下图可以看出，跟随非常哇塞



当然这是因为在建立驾驶员模式时，模型里的Kp及Ki是我调好的。

所以这里简单说一下驾驶员Kp及Ki的调节方法。因为NEDC工况相对比较平滑，相对CLTC工况好观测，这里以NEDC工况为例。

【1】首先要保证模型能跑通，电机能根据需求输出并传递扭矩，制动扭矩输出及传递正常。

【2】将目标车速及实际车速信号、加速踏板及制动踏板开度信号分别合并输入到一张Scope中。





【3】调参的时候要先调Kp再调Ki，不能两个同时乱调一气，那就只能靠运气了。

首先将Ki设为0，调节Kp。



假设我用上图参数跑一下NEDC工况，发现实际车速无法跟随目标车速，且加速踏板开度信号未按全开度输出，那么就要适当增大Kp的值。





如果如下图，车速跟随趋势相对正常，但是车速及踏板信号出现剧烈抖动，那基本就可以判断是比例系数过大造成的，那么比例系数就要往小里调。





我们回到Kp=0.01的状态，逐渐增大Kp，直至实际曲线基本能跟随目标曲线。如下图，为Kp改为0.5后的仿真曲线。



我们发现跟随性有了很大的改观，但是目标曲线与实际曲线仍有那么点误差。



这时候有两种改进方法，一是继续增大Kp，二是加入Ki。如下图分别为将Kp增大至2，以及加入Ki后的曲线。





两者均有较好的跟随性，对于简单模型及单一工况而言选哪个都可以，但是从工况适应性及稳定性而言建议加入积分环节。

铁子们调的时候不用纠结参数，只要能合理跟随上曲线的参数就是好参数。

好了，就水这么多吧，有对PID感兴趣的自己去扒拉控制理论吧。


仿真任务该怎么跑？

以常用的加速、最高车速、爬坡及续航任务为例，介绍仿真任务设置及仿真结果提取的注意事项。

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加速任务

选择加速仿真工况，仿真时间设为100s，运行模型。



运行完成后，结果在哪里看呢？

嘿，懵了吧。

我们可以将车速引入一个scope模块，在scope模块中查看加速曲线。



但是如果想看精确的时间该怎么做呢？

我们向模型中添加一个条件触发子系统，并将触发器类型设为上升沿触发。





将触发条件设置为车速V>=100，输入端口连接一个clock模块。这样就可以实现当车速大于100时，输出当前的时长。



最后将其输入连接至车速，输出连接至display就可以在仿真结束后读取0-100km/h的加速时间了。



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最高车速

最高车速任务也是选择加速工况，我们直接在车速信号上接入一个display就可以看到仿真停止时的车速。



这样做可不可以？点头的那两个，再思考一下。

这里有两点需要注意：

【1】假设模型里没有做功率管理，例如我们这个模型，电机在加速过程中始终可以保持全功率输出，这样display显示的车速确实是整个加速仿真过程中的最高车速，如果有功率限制，这样就不合适了。

【2】我们建立的电机外特性曲线末端的转速是15000转，我们通过车速计算公式计算下理论最高车速：

Vmax=0.377*15000*0.327/9.7=190.6

诶？出分歧了，为啥？

因为我们模型里没有加入限速，当前计算出来的是功率平衡状态下的最高车速。而实际上最高车速受电机最高转速及系统驱动功率的共同限制。

所以我们需要给模型上个补丁。

在data脚本中添加电机最高转速变量，定义其值为15500转。



在车速计算模块中添加一个限制模块，注意模块位置，如果添加在箭头所示的display模块前面，虽然显示值变了，但是在模型中未起到限速目的。



限值模块进行如下设置：



这样再运行模型，就会发现车速受限了，最高车速限制在了197km/h。





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爬坡

你是不是想输出这样的爬坡曲线？不可能，除非你会写脚本。



有想写脚本的，参考这篇文章《如何绘制爬坡曲线》。

那基于建立的模型我们要怎么算呢？

验证。

将脚本中的道路坡度设置为目标值，模型设置为加速仿真任务。



运行模型，车辆由车速输出即可认为具备该坡度下的爬坡能力。



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续航仿真

对于电动汽车仿真，一个最最最重要的任务就是要计算续航。

计算续航仿真，我们需要让SOC触发仿真停止。

设置好仿真工况后，将仿真停止时间设为inf，运行仿真。等待仿真运行结束后，在车辆模块中读取续航里程即可。





至此，我们真·simulink车辆仿真基础教程就全部介绍完了，希望对你们仿真入门有所帮助。