汽车驾驶模拟器车辆动力学求解器的设计

发布时间：2016-07-17 15:14

  本文关键词：用于开发型驾驶模拟器的17自由度汽车动力学仿真的数学模型及算法，由笔耕文化传播整理发布。

《吉林大学》 2009年

汽车驾驶模拟器车辆动力学求解器的设计

郭学立  

【摘要】： 使用汽车动态模拟国家重点实验室开发的29自由度模型车辆动力学模型(ASCL车辆动力学模型),开发下一代数字车辆建模与仿真、分析的综合环境软件NGCar,推动29自由度模型车辆动力学模型的应用。NGCar软件要求求解器能够根据用户的设置,对动力学模型进行控制与仿真、输出指定的动力车变量、计算用户自定义的变量等;用S-函数对求解器进一步封装,实现simulink下的仿真。 本文首先对一些主流车辆动力学仿真软件的求解器及与其它软件进行联合仿真的实现方式的分析;详细分析了CarSim求解器功能及实现方式,及其遵循的动力学求解器的接口规范,在功能上CarSim求解器实现了对实验数据的拟合和动力学仿真控制的同时,实现了用户自定义变量的计算及用户自定义函数的调用,从而进行硬件在环仿真;在联合仿真方面,S-函数是与Simulink进行联合仿真的主要方式,Simulink引擎是Simulink仿真的驱动器及控制器,本文详细分析了Simulink引擎的回调机制及回调函数的功能。 设计满足NGCar软件功能需求的求解器ASCLSolver,在支持对原有动力学模型参数的读写功能基础上,实验数据拟合求动力学参数、增加了自定义变量的计算、提供了用户自定义方法的扩展接口;Simulink作为matlab在仿真方面的主要部分,许多软件都可以Simulink进行联合仿真,以便利于matlab提供的工具箱特别是控制工具箱的功能,本文设计实现了求解器在Simulink上进行仿真的时使用的接口程序ASCLWrapper,建立了包含ASCLWrapper的基本Simulink模型。 最后,通过试验验证了求解器ASCLSolver及接口程序ASCLWrapper的正确性,满足软件的设计要求。

【关键词】：
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：U467
【目录】：

内容提要4-8

第1章 绪论8-12

1.1 车辆动力学仿真软件及求解器介绍8-11

1.1.1 开发型驾驶模拟器车辆动力学仿真软件8-9

1.1.2 车辆动力学仿真软件CarSim9

1.1.3 其它车辆动力学仿真软件9-11

1.2 课题的研究意义与主要内容11-12

1.2.1 设计实现ASCL 车辆动力学模型的求解器11

1.2.2 求解器的Simulink 接口设计11-12

第2章 CARSIM 求解器运行机制分析12-18

2.1 CarSim 软件介绍12-13

2.2 CARSIM 软件的特点13-15

2.2.1 图形化数据库14

2.2.2 求解速度快14-15

2.2.3 后处理功能强大15

2.2.4 有效、稳定、可靠15

2.2.5 标准化及可扩展性15

2.3 CarSim 求解器功能15-17

2.3.1 CarSim 求解器应用接口16-17

2.3.2 仿真控制文件17

2.3.3 仿真定义文件17

2.4 小结17-18

第3章 SIMULINK 引擎原理分析18-31

3.1 MATLAB/SIMULINK 介绍18-24

3.1.1 Simulink 的应用领域19-20

3.1.2 Simulink 内部数据结构20-21

3.1.3 S-函数21-23

3.1.4 相关一些术语23-24

3.2 SIMULINK 系统仿真原理24-28

3.2.1 引擎工作过程24-26

3.2.2 初始化26

3.2.3 输入和输出26-27

3.2.4 使用参数27

3.2.5 使用状态27-28

3.3 编译器的设置28-29

3.4 小结29-31

第4章 求解器应用分析与设计31-42

4.1 引言31

4.2 求解器需求分析31-33

4.3 求解器功能分析33-37

4.3.1 仿真控制文件33-34

4.3.2 仿真定义文件34-35

4.3.3 曲线拟合35-36

4.3.4 新增变量计算36-37

4.4 求解器设计及实现37-41

4.4.1 求解器的应用程序接口37-39

4.4.2 新增变量计算39-40

4.4.3 数据的读写40-41

4.5 小结41-42

第5章 求解器SIMULINK 的接口设计42-49

5.1 引言42

5.2 求解器的SIMULINK 接口42-48

5.2.1 初始化42-45

5.2.2 迭代循环45-47

5.2.3 仿真终止47-48

5.3 求解器SIMULINK 接口的编译48

5.4 小结48-49

第6章 调试及试验验证49-55

6.1 引言49

6.2 求解器调试49-51

6.2.1 调试方法49

6.2.2 调试49-51

6.3 封装程序的调试51-53

6.3.1 调试方法51-52

6.3.2 调试52-53

6.4 结果53-54

6.5 小结54-55

第7章 全文总结55-57

参考文献57-60

摘要60-62

ABSTRACT62-64

致谢64-65

导师及作者简介65-66

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本文编号：72526