基于MATLAB的汽车动力性仿真实验
基于MATLAB的汽车动力性仿真实验
【摘 要】文章从车辆动力学的角度建立了汽车动力性数学模型，用
MATLAB编程，对某轻型货车的动力性能参数进行计算并仿真出其驱动力-行驶
阻力平衡图、行驶加速度及加速度倒数曲线图，计算出该轻型货车的最高车速及
II档起步加速到70km/h所需的时间，为研究该型载货汽车的动力性能提供了很
好的依据。
【关键词】MATLAB；轻型货车；动力性能；仿真
一、前言
汽车动力性是评价汽车性能的重要指标，通常用汽车的最高车速、加速时间
和最大爬坡度来评定。绘出汽车驱动力-行驶阻力平衡图和汽车加速度曲线图是
求出最高车速、加速时间和最大爬坡度的前提，本文通过MATLAB仿真求出实
验用轻型货车的动力性指标，使其参数指标优化轻型货车的动力性匹配实验。
二、实验用轻载货汽车
本实验用使用的汽车是福田轻型厢式货车。其主要的技术参数见表1。变速
器传动比数据见表2。
三、建立汽车动力性数学模型
1.发动机的外特性
利用FZD发动机综合实验台测出该型厢式货车汽车的外特性的功率与转矩
曲线，利用多项式拟合求出发动机的转矩多项式， （1）
式中，为发动机转矩（）；为发动机转速（r/min）；系数可由曲线拟合中的
最小二乘法来确定； k取4。
求得：
发动机最低转速=600r/min，最高转速=4000r/min
2.汽车行驶方程的建立及计算模型
汽车行驶时的一般方程式为：
式中：分别是驱动力、滚动阻力、空气阻力、坡度阻力和加速阻力；为发动
机转矩；分别为变速器传动比、主减速器传动比；为传动系机械效率；为滚动阻
力系数； 为空气阻力系数；A为迎风面积；为车速；为道路坡度；为汽车旋转
质量换算系数；分别为汽车质量、行驶加速度。
不考虑坡度阻力和加速阻力时，方程（2）变为：
（3）
可得最高车速：
（4）
不考虑坡度阻力由汽车行驶方程可得加速时间：
（5）
由动力学可知：
（6）
汽车等速行驶时得到最大坡度：
四、仿真过程
1.汽车汽车驱动力-行驶阻力平衡图仿真
编写程序在MATLAB中做出汽车驱动力-行驶阻力平衡图，图1。
2.汽车加速度曲线和加速度倒曲线
采用相同方法，可获得汽车加速度曲线和加速度倒曲线图，图2，图3.
用MATLAB对汽车行驶加速度倒数曲线进行分段积分计算，可得汽车从II
档起步加速行驶到70km/h的加速时间。求的加速时间t =25.9231s。
五、结论
利用MATLAB仿真可以方便得出汽车的动力性参数指标。在进行新车的动
力性匹配实验时，利用得出的参数指标，优化匹配实验设计，减少重复性操作，
提高产品开发的效率。
【参考文献】
[1]余志生.汽车理论[M].第五版.北京：机械工业出版社，2009.
[2]颜庆津.数值分析[M].北京航空航天大学出版社，2011.
[3]姚永玉.浅析汽车动力性仿真软件的制作[J].洛阳工业高等专科学校学报，
2007，（4）.
[4]张世杰.汽车动力性分析软件介绍[J].汽车研究与开发，2002，（1）.
用MATLAB_SIMULINK实现柴油机及其控制系统的动态仿真
980045用M A TLAB S I M U L I N K 实现柴油机及其控制系统的动态仿真朱 辉3α(清华大学汽车工程系) 王丽清北京轻型汽车有限公司) 张幽彤 程昌 (北京理工大学)摘 要 动态仿真是发动机控制系统开发过程中的重要环节。
本文建立了柴油机准线性动态模型,详细描述了空气流量率、燃空比、指示热效率、摩擦损失、平均指示压力输出、发动机动力学等子模型。
控制系统模型包括控制策略、传感器和执行器模型,本文选用的控制策略为P I D 调节器。
文中给出了以上主要模型在M A TLAB S I M UL I N K 环境下的实现过程和结构组成图。
以BN 493自然吸气柴油机及其控制系统为仿真对象,在M A TLAB S I M UL I N K 环境下进行了动态仿真计算,文中给出了典型瞬态过程的仿真和实测结果。
关键词:动态仿真,柴油机,控制系统,模型D ynam ic Si m ula tion of D iesel Eng i ne and Con trol System Usi ngM AT LAB SI M UL INKZhu Hu i(D epartm en t of A u tomob ile Engineering,T singhua U n iversity )W ang L iq i ng(Beijing L igh t A u tomob ile Co.,L td .) Zhang Y outong Cheng Changq i (Beijing In stitu te of T echno logy )Abstract D ynam ic Si m u lati on is an i m po rtan t stage in the cou rse of develop ing engine con tro l system .T h is paper p resen ts a quasi 2linear dynam ic model of diesel engine ,including air m ass flow rate ,fu 2el air rati o ,indicated therm al efficiency ,fricti on lo ss ,indicated m ean effective p ressu re and enginedynam ics etc .sub 2models.T he con tro l system model con sists of con tro l strategy ,sen so rs and actu 2ato rs sub 2models .T he con tro l strategy is a P I D con tro ller .T he paper describes the realizing p ro 2cesses and arch itectu res of these m ain models .T he dynam ic si m u lati on of BN 493diesel engine andits con tro l system is realized under M A TLAB S I M UL I N K environm en t ,and gives the si m u lati onand testing resu lts under som e typ ical tran sien t operating conditi on s.第16卷(1998)第3期 内 燃 机 学 报Tran saction s of CSI CE V o l .16(1998)N o .3α 原稿收到日期为1997205227,修改稿收到日期为1997210213。
基于MATLAB App Designer的电动汽车动力参数匹配
10.16638/ki.1671-7988.2020.15.002基于MATLAB App Designer的电动汽车动力参数匹配韦超毅1，许哲1，黄大明2*，徐光忠1（1.广西大学机械工程学院，广西南宁530004；2.南宁学院交通学院，广西南宁530200）摘要：“节能发展，绿色环保”已成为当今社会最关切的主题，电动汽车因此迎来了发展热潮。
电动汽车的动力参数匹配是设计开发中的关键环节，能够使电动汽车满足基本的动力性及经济性要求。
文章参考某款电动汽车的整车参数和性能指标，基于MA TLAB App Designer开发设计一款App，实现电动汽车的驱动电机、动力电池和传动比的关键参数匹配。
该款App能够使电动汽车的参数匹配计算提供便利，也为后续应用程序开发及扩展提供参考。
关键词：电动汽车；MATLAB；参数匹配；App Designer中图分类号：U469.72 文献标识码：A 文章编号：1671-7988（2020)15-04-04Matching Of Electric Vehicle Dynamic Parameters Based On Matlab App DesignerWei Chaoyi1, Xu Zhe1, Huang Daming2*, Xu Guangzhong1( 1.College of Mechanical Engineering＆Guangxi University, Guangxi Nanning 530004;2.Transportation College＆NanNing University, Guangxi Nanning 530200 )Abstract: "Energy-saving development, green environmental protection" has become the most concerned topic in today's society, and electric vehicles have ushered in a development boom. The matching of dynamic parameters of electric vehicles is a key link in the design and development, which can enable electric vehicles to meet the basic dynamic and economic requirements. The article refers to the entire vehicle parameters and performance indicators of an electric vehicle, develops and designs an App based on MA TLAB App Designer, and realizes the matching of key parameters of the electric vehicle's drive motor, power battery and transmission ratio. This App can facilitate the parameter matching calculation of electric vehicles, and also provide a reference for subsequent application development and expansion.Keywords: Electric vehicle; MATLAB; Parameter matching; App DesignerCLC NO.: U469.72 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2020)15-04-04前言随着近年我国社会经济的持续快速发展，人们的生活水平不断地提升，汽车保有量也在逐年递增，汽车尾气的排放造成的污染日益严重。
汽车动力学仿真方法(第七讲)
重庆汽车学院
CHONGQING INSTITUTE OF TECHNOLOGY
4.1.2 车辆控制系统设计的发展概况 ①控制系统传统开发流程
客户要求 文字描述 系统规划
客户要求
系 统 集 成
硬件设计
手工代码
软件设计
重庆汽车学院
CHONGQING INSTITUTE OF TECHNOLOGY
②现代控制系统的V型开发模式
第三步 Ø利用RTW及dSPACE提供的RTI自动生成代码并下载；
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第四步 Ø利用RTW及dSPACE提供的RTI自动生成代码并下载；
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CHONGQING INSTITUTE OF TECHNOLOGY
第二步 Ø保留需要下载到 dSPACE中的模块； Ø用硬件接口关系代替 原来的逻辑连接关系； Ø对I/O进行配置； Ø设定软硬件中断优先 级；
重庆汽车学院
CHONGQING INSTITUTE OF TECHNOLOGY
单移线仿真—车身侧倾位移与车身侧向加速度的关系
基于MATLAB的汽车ABS制动过程仿真
基于MATLAB的汽车ABS制动过程仿真ABS（Anti-lock Braking System，防抱死制动系统）是现代汽车上保证行车安全的重要制动系统之一。
ABS制动系统可以避免在制动时车轮抱死，从而提高了制动效果和稳定性。
为了深入理解ABS制动系统的工作原理和性能，本文将基于MATLAB软件进行汽车ABS制动过程的仿真。
一、建立模型和假设为了实现ABS制动过程的仿真，需要建立一个基于MATLAB 的系统模型。
该系统模型需要考虑以下几个方面：1. 汽车的运动方程。
2. 轮胎与地面的接触力，即摩擦力。
3. 制动器与车轮的接触力。
4. ABS控制器的控制策略。
在仿真过程中，假设车辆在制动前以一定的速度匀速行驶，制动时四个车轮的制动和抱死状态是相同的。
二、模型搭建在MATLAB界面中，首先利用simulink模块搭建模型。
模型如下：模型中包含了车辆运动方程、轮胎地面接触力、制动器与车轮接触力等模块。
其中，运动方程模块利用F=ma公式进行建模，轮胎地面接触力模块利用摩擦力系数进行计算，制动器与车轮接触力模块利用摩擦力系数和制动器力矩进行计算。
在模型中，还有制动器控制器模块，负责制动器的控制与调节。
制动器控制器可以采用PID算法或滑模控制算法来控制制动器的开闭和力矩大小。
三、仿真过程在进行仿真过程中，需要确定以下参数：1. 初始车速度v0=80km/h。
2. 初始刹车踏板角度θ=0。
3. 制动器摩擦力系数μs=0.7。
4. 刹车片初期转动半径r=0.05m。
在进行仿真操作前，应先在程序中设定好各参数，再设定仿真时间和仿真步长。
由于ABS制动过程会使用到控制器，因此应首先进行控制器的设计和仿真。
在此，控制器的设计采用滑模控制器，其仿真结果如下：控制器的仿真结果显示，在刹车操作开始10s后，滑模控制器调节出的制动器力矩逐渐增加并稳定于85N·m左右。
随着控制器的调节，车轮抱死现象得以解决、保持ABS制动状态下使车辆具备更好的稳定性和制动效果。
基于MATLAB App Designer的汽车爬坡能力建模与仿真
595
机械工程与技术
韦超毅 等
周力 F0，地面对驱动轮的反作用力即是驱动汽车的外力，此外力称为汽车的驱动力[2]，其数值为：
Ft
=
Tt r
(3)
作用于驱动轮上的转距是由发动机产生的转距经传动器传至车轮上的，即：
Tt = Tqig i0ηT
(4)
式中，Tt 为作用于驱动轮上的转矩(N·m)，r 为车轮半径(mm)，Tq 为发动机转矩(N·m)，ig 为变速器的传动 比，i0 为主减速器的传动比，ηT 为传动器的机械效率。
关键词
爬坡度，MATLAB，轻型货车，App Designer
Modeling and Simulation of Vehicle Climbing Ability Based on MATLAB App Designer
Chaoyi Wei, Zhe Xu, Tao Li, Wenxin Qian, Yilei Zhong
596
机械工程与技术
韦超毅 等
= Cϕ1
= Fi + Fj
FZs1
−
G g
hg L
du dt
i+
1 cosα
1 g
du dt
b L
− hg L
i
+
1 cos
α
1 g
du
dt
(10)
令 i + 1 1 du = q ，则前轮的附着率可简化为： cosα g dt
Cϕ1
=
b
q − hg
q
(11)
= FZs1
G
b
cosα
−
hg
sin α
L
L
基于MATLAB拟合工具箱的发动机性能分析与建模
基于MATLAB拟合工具箱的发动机性能分析与建模试验数据处理是发动机特性试验的一个重要环节，是对发动机指标及动力性、经济性能分析的基础。
本文利用MATLAB拟合工具箱的数据处理和绘图功能，采用最小二乘法对某型发动机试验数据进行拟合处理，建立其数学模型。
利用所建模型能够有效地分析发动机的各项性能，为研究发动机与变速器及整车的合理匹配提供了理论基础。
标签：MATLAB；拟合工具箱；发动机；试验数据；分析；建模0 引言发动机是车辆的动力核心部件，其特性对车辆的动力性、燃油经济性等性能影响很大。
发动机要与整车合理匹配才能发挥其自身优势，匹配的前提在于建立精确的发动机数学模型[1]。
发动机模型要能够全面准确的反映发动机特性，并对其性能进行相应的计算分析。
发动机主要性能指标（如有效功率Pe、有效扭矩Ttq、燃油消耗率be等）和相关的特性参数随运行工况变化而变化的关系，称为发动机特性，其中与车辆密切相关的有速度特性、负荷特性、万有特性和调速特性等[2]。
本文主要根据发动机的特性试验结果，利用MATLAB拟合工具箱进行多项式拟合，建立发动机的模型，为发动机与变速器及整车的匹配和控制提供理論和技术基础。
1 发动机速度特性柴油发动机速度特性是指在油量调节机构（油量调节齿条、拉杆）保持在某一位置（油门开度α不变）的情况下，主要性能指标随发动机转速ne的变化规律[3]。
当油量控制机构位于标定位置时（α=1），测得的特性为全负荷速度特性，简称为外特性。
油量控制机构位于低于标定位置的其他位置时（0<α<1）的速度特性，称为部分负荷速度特性。
2 发动机调速特性3 发动机万有特性為了能在一张图上较为全面的表示各种工况下内燃机行的参数的变化，形成多参数的特性曲线，即为发动机的万有特性。
发动机万有特性曲线上的等油耗曲线和等功率曲线，实际上是在不同转速、负荷条件下燃油消耗率或功率相等点连接而成的曲线，类似于等高线，其实质是二维曲线表示三维曲面[6]。
基于Matlab／Simulink的混合动力客车前向式仿真平台的建立
摘 要： 建立 某型号并联式混合动 力客车的前 向式仿真平 台， 于 Ｍａａ／ｉ ｉｋ环境在标准道路行驶循 基 ｔｂＳｎ ｎ ｌ ｍｌ 环 下对其进行仿 真 ， 以分析整车动 力性 与经济性。结果表 明 ， 该车性能满足设计要求。
关 键 词 ： ｔ ｂ Ｓｍｕｉｋ； 合 动 力客 车 ； 向式 仿 真 Ｍａｌ ／ ｉ ｌ 混 ａ ｎ 前
Ｅ Ｅ Ｅ Ｄ （ｏ ）２ Ｃ ＋ Ｕ ＣＬｗ ３ 况下进行仿 真【 工况跟 随验证结果 姗，
如图 ６所示 。
际车速与参考 车速一致［ ９ １ 。驾驶 员模 型采用 Ｐ 算法 ， Ｉ 以
减少非 线性动力系统带来 的误差 。以参考车速 “ 耐与实
际车速 Ｕ 的差值为输入 ， 得到整 车附加力 ， 再加 上
３
Ｖ
＝
Ｒ
—
ｃ
Ｒ
— —
ｃ
Ｖ
［
－
Ｒ 】 一 器
目
蓄 电池组 的散热方式是风 冷 ， 每个箱体 中采用并行
通风的方式 。假设 每个蓄 电池模 块 的空气 流量相等 ， 建
ｔ 立简化 的蓄 电池热模 型。 ｒ 为蓄 电池 内阻 ； 设 Ｂ Ｐ 船为蓄
＿
置
水
电池温度 ； 为散热空气温度 ； Ｂ为 蓄电池 平均 比热 ； ｆ Ｃｐ
容 ，反映蓄 电池 中储 存
电 能能力 的大小 ； Ｃ 和
ｆ
１） ｛ ０
０
反 映 蓄 电池 表 面 效
应 ； 表示 蓄 电池 的终
图 ２ 发动机万有特性 Ｍ Ｐ图 Ａ
＝ ＝ ｆ ｝ ＝ ＝ ｃ ｃ
Ｌ — — — — —１ 一 —————．— —
—
基于matlab的汽车动力学仿真计算
基于matlab的汽车动力学仿真计算郑战光;汪兆亮;王佳祥;朱帅;黄世鹏【期刊名称】《装备制造技术》【年(卷),期】2015(000)011【摘要】汽车动力性评价指标有最高车速、加速时间、最大爬坡度等,与之对应的试验内容有最高车速的测试、汽车起步连续换挡加速时间与超车加速时间的测试和汽车最大爬坡度的测试.鉴于以上试验项目繁多,试验周期长耗时耗力且需要特定的场地等缺点,基于matlab进行仿真分析,结果表明较好地反映了汽车动力学特性并获得了最高车速、加速时间与最大爬坡度之间的规律.【总页数】3页(P16-17,27)【作者】郑战光;汪兆亮;王佳祥;朱帅;黄世鹏【作者单位】广西制造系统与先进制造技术重点实验室广西大学机械工程学院,广西南宁530004;广西制造系统与先进制造技术重点实验室广西大学机械工程学院,广西南宁530004;广西制造系统与先进制造技术重点实验室广西大学机械工程学院,广西南宁530004;广西制造系统与先进制造技术重点实验室广西大学机械工程学院,广西南宁530004;广西制造系统与先进制造技术重点实验室广西大学机械工程学院,广西南宁530004【正文语种】中文【中图分类】U462【相关文献】1.基于MATLAB的混合动力汽车动力学建模与仿真 [J], 周志峰;顾苏菁;张天宇;郑竹安;提艳;熊新2.基于MATLAB的灭磁时间仿真计算 [J], 陈灵峰; 刘玉玉; 李雪强3.基于MATLAB/SIMULINK的高速铁路牵引网短路故障电流分布仿真计算研究[J], 段少卿4.基于MATLAB汽车动力学仿真研究 [J], 孙维汉;孙宏侠;陈俊武5.基于MATLAB/xPCTarget、Virtual Reality工具箱的汽车动力学实时仿真研究[J], 殷承良;张勇;张建武因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于matlab,simulink汽车三自由度模型仿真
作业任务包括：一、建立前轮角阶跃输入的汽车三自由度操控模型，并且参数可调。
二、绘制六面体并实现对六面体的三维操作，包括平移、旋转、缩放等。
三、动画：本文动画的实现是在对六面体的具体操作过程（平移、旋转、缩放）中表现。
四、GUI与simulink的联合仿真，并将所有作业内容集成到GUI界面，将程序进行编译，打包生exe的成可执行文件。
汽车三自由度操控模型1.1建模假设：•1、汽车车速不变。
•2、不考虑切向力对轮胎特性的影响。
•3、侧向加速度不大于0.3－0.4g 。
•4、前轮转角不大，不考虑前轮左右的区别。
•5、不考虑非悬架质量的倾角。
•6、不考虑空气动力作用。
•7、侧倾中心与非悬架质心等高，前后一样。
•8、左右对称。
假设汽车的结构：•前面是独立悬架。
•后面是纵置半椭圆板簧。
•车厢侧倾引起：前轮外倾角变化；后轴发生轴转向；左右侧车轮载荷重新分配引起滚动阻力不相等而产生绕Z轴的力矩。
1.2汽车模型受力分析车辆坐标系如图1所示图1 车辆坐标系M、Ms、Mu分别是整车、悬挂和非悬挂质量，M=Ms、Mu其质心分别是c.g. 、s和u。
如图二所示图2 车辆质量分布示意图汽车三自由度模型的三个自由度指：汽车沿y 轴平动的自由度、汽车绕z 轴的转动自由度、汽车绕x 轴的转动自由度。
一般分别用横向速度v 、横摆角速度r 、侧倾角φ来表征。
汽车三自由度模型的微分方程为：()()s r z xz r p s x xz s p M v rV M h Y Y r Y Y I r I N N r N N N p I I r M h v rV L L βφδβφδφφβφδφβφδφφφ⎫++=+++⎪-=++++⎬⎪-++=+⎭（1-1）其中各个参数的意义如下：算子说明：21k k Y +=β ()211bk ak VY r -=122Y Y Y k φαφφ∂∂=-∂∂ 其中：11YY γ∂∂前轮外倾刚度；1γφ∂∂侧倾外倾角系数；2αφ∂∂后轴侧倾转向系数。
浅谈MATLAB软件在汽车上的应用
浅谈MATLAB软件在汽车上的应用本文阐述了MATLAB软件在汽车上的应用。
标签：MATLAB；汽车MATLAB最初是由美国MathWorks公司推出的一款解决线性代数学科开发的科技计算软件。
命名来源为Matrix和Laboratory的前三个字母组合而成，称为矩阵实验室。
MATLAB经过研究人员的不断深入开发和改进后，变成一款多功能的软件。
它的用途十分广泛，尤其是在工程上，例如进行矩阵操作、图像处理、开发算法、数据可视化、金融建模、数值计算、数据分析、数学符号计算等。
MATLAB不仅可以绘制二维图形，还可绘制三维图形，为很多领域的研究提供了便利。
1.在汽车动力性、经济性仿真中的应用汽车动力性是指汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的，所能达到的平均行驶速度，是汽车的基本性能之一。
在室内台架测试汽车动力性时，常用底盘输出最大功率、加速时间、最大扭矩等作为主要评价指标。
在道路上测试时，常用最高车速、加速时间、最大爬坡度等作为主要评价指标。
汽车经济性是指以最小的燃油消耗量完成单位运输工作的能力。
经济性有三个评价指标：单位行驶里程的燃料消耗量、单位运输工作量的燃料消耗量、消耗单位燃油所行驶的里程，中国主要以针对第一个指标的测试为主。
近年来，随着汽车用户的不断增加，人们对汽车的各项性能也越来越重视，其中，最关键的就是汽车的动力性能。
到目前为止，已经有大量的专家和学者对汽车的动力性能展开的研究，但是都是人为的计算和试验研究，增加了很多不可避免的因素。
如今，随着信息技术的高速发展，M ATLAB技术也逐渐成熟，越来越多的人们倾向于电脑仿真技术，因为它既高效又避免了很多外在因素对汽车性能的影响。
通过M ATLAB软件能够较好的模拟仿真汽车的各项指标，比如①汽车的最高车速；②汽车的加速时间；③汽车的最大爬坡等。
通过模拟仿真得到的数据，经过人们很多的现场测验，发现仿真得到的数据可靠高，具有很大的参考价值。