1、2021/3/912012年3月8日于二汽CarSim2021/3/92目錄目錄l MSC公司簡(jiǎn)介l CarSim軟件介紹l CarSim軟件應(yīng)用l CarSim 交通模塊l CarSim用戶SILDriving SimulatorHILSensors2021/3/93MSC 公司簡(jiǎn)介公司簡(jiǎn)介建于1996年是從UMTRI（密西根大學(xué)交通運(yùn)輸研究所)脫離出來(lái)的專門研究汽車動(dòng)力學(xué)軟件的專業(yè)公司2021/3/94MSC 公司產(chǎn)品公司產(chǎn)品l CarSim 針對(duì)四輪汽車、輕卡、賽車l TruckSim 針對(duì)多軸、雙輪胎的卡車l BikeSim 針對(duì)摩托車l SuspensionSim 針對(duì)懸架2021/

2、3/95目錄目錄l MSC公司簡(jiǎn)介l CarSim軟件介紹l CarSim軟件應(yīng)用l CarSim 交通模塊l CarSim用戶SILDriving SimulatorHILSensors2021/3/96CarSim 介紹介紹l 專門針對(duì)車輛動(dòng)力學(xué)的仿真軟件，車輛對(duì)駕駛員輸入、路面輸入及空氣動(dòng)力學(xué)輸入的響應(yīng)l 車輛動(dòng)力學(xué)：操縱穩(wěn)定性、動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、制動(dòng)性、平順性l 實(shí)時(shí)的硬件在環(huán)測(cè)試：用實(shí)物機(jī)械/電子零部件來(lái)替代CarSim的數(shù)學(xué)模型，在實(shí)時(shí)的環(huán)境下聯(lián)合仿真l 駕駛模擬器：駕駛?cè)藛T參與到實(shí)時(shí)仿真的環(huán)境中，來(lái)體驗(yàn)未來(lái)車的駕駛性能l 交通環(huán)境及傳感器：駕駛員輔助系統(tǒng)開(kāi)發(fā)2021/3/97Car

3、Sim 數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)The CarSim Vehicle FamilyA-classHatchbackB-classHatchback,Sports carC-classHatchbackD-classMinivan,Sedan, SUVE-classSedan, SUVF-classSedanEuro VanF33-WheelerGTPickupMini TruckTrailersTractors2021/3/98CarSim 軟件特點(diǎn)軟件特點(diǎn)v使用方便v運(yùn)算迅速v仿真精確v有良好的擴(kuò)展性v行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)軟件2021/3/99CarSim 的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖形用戶界面用于定義車輛的特性參數(shù)及仿真工況

4、數(shù)學(xué)模型用來(lái)仿真求解用仿真器進(jìn)行三維動(dòng)畫播放，用繪圖軟件繪制結(jié)果曲線Graphical database2021/3/910CarSim 的數(shù)學(xué)模型的數(shù)學(xué)模型建立在UMTRI三十多年的研究基礎(chǔ)之上慣量測(cè)試慣量測(cè)試輪胎測(cè)試輪胎測(cè)試懸架測(cè)試懸架測(cè)試建模, 算法, & 仿真測(cè)試和分析參數(shù)測(cè)量2021/3/911面向系統(tǒng)的建模面向系統(tǒng)的建模模型的復(fù)雜程度適合于底盤控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)及整車的虛擬仿真模型運(yùn)算穩(wěn)定在PC機(jī)上能達(dá)到實(shí)時(shí)的運(yùn)算速度所有的模型參數(shù)都可以通過(guò)測(cè)試的手段獲取Lateral G01020-0.500.5CarSimRoad Test01020-20-1001020Yaw rate -deg

5、/s2021/3/912車輛模型的簡(jiǎn)化車輛模型的簡(jiǎn)化剛體簧載質(zhì)量1非簧載質(zhì)量4車輪4發(fā)動(dòng)機(jī)1總數(shù)10自由度簧載質(zhì)量的移動(dòng)自由度 (X,Y,Z) 3簧載質(zhì)量的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度(X,Y,Z)3非簧載質(zhì)量自由度4車輪旋轉(zhuǎn)自由度4傳動(dòng)系旋轉(zhuǎn)自由度1輪胎瞬態(tài)特性自由度8制動(dòng)壓力自由度4總數(shù)272021/3/913Simulink/LabVIEW 和Simulink/LabVIEW無(wú)縫連接 160+個(gè)導(dǎo)入變量/上千個(gè)導(dǎo)出變量 用戶可以無(wú)限制自定義導(dǎo)入/導(dǎo)出變量2021/3/914車輛模型的擴(kuò)展車輛模型的擴(kuò)展Extend the core vehicle model ABS ControllersESCTract

6、ion ControllersAlternate Driver ModelsAlternate Powertrain ModelsAlternate Steering ModelsEngine ControllersActive Suspension ModelsAlternate Tire ModelsSimulink, LabVIEW, ASCETVS CommandsCustom C code interfaceDrive Train Component ControllersReal Time with HILDriving SimulatorComplex Testing Seque

7、nces2021/3/915CarSim RT CarSim RT支持HIL，并可以和主流實(shí)時(shí)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合仿真2021/3/916CarSim Driving Simulators 駕駛模擬器-軟件-服務(wù)2021/3/917目錄目錄l MSC公司簡(jiǎn)介l CarSim軟件介紹l CarSim軟件應(yīng)用l CarSim 交通模塊l CarSim用戶SILDriving SimulatorHILSensors2021/3/918汽車開(kāi)發(fā)流程汽車開(kāi)發(fā)流程控制策略的開(kāi)發(fā)與控制策略的開(kāi)發(fā)與軟件在環(huán)軟件在環(huán)整車及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)整車及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)量產(chǎn)量產(chǎn)確定總體設(shè)計(jì)方案確定總體設(shè)計(jì)方案零部件樣件試制與臺(tái)零部件

8、樣件試制與臺(tái)架實(shí)驗(yàn)及硬件在環(huán)架實(shí)驗(yàn)及硬件在環(huán)子系統(tǒng)與零部件的子系統(tǒng)與零部件的設(shè)計(jì)指標(biāo)設(shè)計(jì)指標(biāo)部件組裝與樣車部件組裝與樣車路面試驗(yàn)路面試驗(yàn)2021/3/919整車及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)整車及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)控制策略的開(kāi)發(fā)與控制策略的開(kāi)發(fā)與軟件在環(huán)軟件在環(huán)子系統(tǒng)與零部件的子系統(tǒng)與零部件的設(shè)計(jì)指標(biāo)設(shè)計(jì)指標(biāo)整車及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)整車及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)量產(chǎn)量產(chǎn)確定總體設(shè)計(jì)方案確定總體設(shè)計(jì)方案部件組裝與樣車部件組裝與樣車路面試驗(yàn)路面試驗(yàn)零部件樣件試制與臺(tái)零部件樣件試制與臺(tái)架實(shí)驗(yàn)及硬件在環(huán)架實(shí)驗(yàn)及硬件在環(huán)在開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品確產(chǎn)品的主要面向?qū)ο蠛螅鸭陂_(kāi)發(fā)新產(chǎn)品確產(chǎn)品的主要面向?qū)ο蠛螅鸭愋蛙囆偷男畔ⅲ⒃谕愋蛙囆偷男?/p>

9、息，并在CarSim中進(jìn)行建模仿真，中進(jìn)行建模仿真，分析他們的性能分析他們的性能(動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、操縱性、動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、操縱性、制動(dòng)性與平順性等制動(dòng)性與平順性等)，總結(jié)同類車型的優(yōu)缺點(diǎn)，總結(jié)同類車型的優(yōu)缺點(diǎn)，并提出一個(gè)更具有競(jìng)爭(zhēng)力的整車設(shè)計(jì)目標(biāo)。并提出一個(gè)更具有競(jìng)爭(zhēng)力的整車設(shè)計(jì)目標(biāo)。2021/3/920子系統(tǒng)與零部件的設(shè)計(jì)指標(biāo)子系統(tǒng)與零部件的設(shè)計(jì)指標(biāo)控制策略的開(kāi)發(fā)與控制策略的開(kāi)發(fā)與軟件在環(huán)軟件在環(huán)子系統(tǒng)與零部件的子系統(tǒng)與零部件的設(shè)計(jì)指標(biāo)設(shè)計(jì)指標(biāo)整車及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)整車及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)量產(chǎn)量產(chǎn)確定總體設(shè)計(jì)方案確定總體設(shè)計(jì)方案部件組裝與樣車部件組裝與樣車路面試驗(yàn)路面試驗(yàn)零部件樣件試制與臺(tái)

10、零部件樣件試制與臺(tái)架實(shí)驗(yàn)及硬件在環(huán)架實(shí)驗(yàn)及硬件在環(huán)根據(jù)整車性能指標(biāo)，可以在根據(jù)整車性能指標(biāo)，可以在CarSim中選擇不同性能中選擇不同性能的各主要部件的各主要部件(發(fā)動(dòng)機(jī)、懸架總成布置、車身外形尺發(fā)動(dòng)機(jī)、懸架總成布置、車身外形尺寸等寸等)進(jìn)行整車仿真試驗(yàn)，從中確定各子系統(tǒng)與零部進(jìn)行整車仿真試驗(yàn)，從中確定各子系統(tǒng)與零部件的設(shè)計(jì)指標(biāo)。件的設(shè)計(jì)指標(biāo)。2021/3/921控制策略的開(kāi)發(fā)與軟件在環(huán)控制策略的開(kāi)發(fā)與軟件在環(huán)子系統(tǒng)與零部件的子系統(tǒng)與零部件的設(shè)計(jì)指標(biāo)設(shè)計(jì)指標(biāo)整車及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)整車及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)量產(chǎn)量產(chǎn)確定總體設(shè)計(jì)方案確定總體設(shè)計(jì)方案部件組裝與樣車部件組裝與樣車路面試驗(yàn)路面試驗(yàn)零部件樣件試制

11、與臺(tái)零部件樣件試制與臺(tái)架實(shí)驗(yàn)及硬件在環(huán)架實(shí)驗(yàn)及硬件在環(huán)控制策略的開(kāi)發(fā)與控制策略的開(kāi)發(fā)與軟件在環(huán)軟件在環(huán)CarSim可以很方便的與可以很方便的與Matlab/Simulink連接進(jìn)行連接進(jìn)行聯(lián)合仿真。因此在控制策略的開(kāi)發(fā)階段就可以把聯(lián)合仿真。因此在控制策略的開(kāi)發(fā)階段就可以把Matlab/Simulink開(kāi)發(fā)的控制策略與開(kāi)發(fā)的控制策略與CarSim的整車模的整車模型進(jìn)行聯(lián)合仿真，以檢驗(yàn)控制策略是否滿足系統(tǒng)總型進(jìn)行聯(lián)合仿真，以檢驗(yàn)控制策略是否滿足系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)要求，并從中選出一種最優(yōu)的控制策略。體設(shè)計(jì)要求，并從中選出一種最優(yōu)的控制策略。2021/3/922確定總體設(shè)計(jì)方案確定總體設(shè)計(jì)方案控制策略的開(kāi)發(fā)

12、與控制策略的開(kāi)發(fā)與軟件在環(huán)軟件在環(huán)子系統(tǒng)與零部件的子系統(tǒng)與零部件的設(shè)計(jì)指標(biāo)設(shè)計(jì)指標(biāo)整車及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)整車及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)量產(chǎn)量產(chǎn)確定總體設(shè)計(jì)方案確定總體設(shè)計(jì)方案部件組裝與樣車部件組裝與樣車路面試驗(yàn)路面試驗(yàn)零部件樣件試制與臺(tái)零部件樣件試制與臺(tái)架實(shí)驗(yàn)及硬件在環(huán)架實(shí)驗(yàn)及硬件在環(huán)在在CarSim中進(jìn)行整車建模仿真對(duì)比，可以很快的中進(jìn)行整車建模仿真對(duì)比，可以很快的從多種設(shè)計(jì)方案中選擇符合整車設(shè)計(jì)目標(biāo)的最優(yōu)從多種設(shè)計(jì)方案中選擇符合整車設(shè)計(jì)目標(biāo)的最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)方案。2021/3/923零部件樣件試制與臺(tái)架實(shí)驗(yàn)及硬件在環(huán)零部件樣件試制與臺(tái)架實(shí)驗(yàn)及硬件在環(huán)控制策略的開(kāi)發(fā)與控制策略的開(kāi)發(fā)與軟件在環(huán)軟件在環(huán)子

13、系統(tǒng)與零部件的子系統(tǒng)與零部件的設(shè)計(jì)指標(biāo)設(shè)計(jì)指標(biāo)整車及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)整車及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)量產(chǎn)量產(chǎn)確定總體設(shè)計(jì)方案確定總體設(shè)計(jì)方案部件組裝與樣車部件組裝與樣車路面試驗(yàn)路面試驗(yàn)零部件樣件試制與臺(tái)零部件樣件試制與臺(tái)架實(shí)驗(yàn)及硬件在環(huán)架實(shí)驗(yàn)及硬件在環(huán)利用利用CarSim RT可以很方便地將各零部件樣機(jī)與可以很方便地將各零部件樣機(jī)與CarSim的汽車模型進(jìn)行硬件在環(huán)實(shí)時(shí)仿真測(cè)試，的汽車模型進(jìn)行硬件在環(huán)實(shí)時(shí)仿真測(cè)試，以檢驗(yàn)各主要零部件與整車的匹配情況，并提出以檢驗(yàn)各主要零部件與整車的匹配情況，并提出改進(jìn)方案改進(jìn)方案。2021/3/924部件組裝與樣車路面試驗(yàn)部件組裝與樣車路面試驗(yàn)控制策略的開(kāi)發(fā)與控制策略的開(kāi)發(fā)

14、與軟件在環(huán)軟件在環(huán)子系統(tǒng)與零部件的子系統(tǒng)與零部件的設(shè)計(jì)指標(biāo)設(shè)計(jì)指標(biāo)整車及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)整車及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)量產(chǎn)量產(chǎn)確定總體設(shè)計(jì)方案確定總體設(shè)計(jì)方案部件組裝與樣車部件組裝與樣車路面試驗(yàn)路面試驗(yàn)零部件樣件試制與臺(tái)零部件樣件試制與臺(tái)架實(shí)驗(yàn)及硬件在環(huán)架實(shí)驗(yàn)及硬件在環(huán)在進(jìn)行實(shí)車路面試驗(yàn)時(shí)，可以利用在進(jìn)行實(shí)車路面試驗(yàn)時(shí)，可以利用CarSim進(jìn)行同步進(jìn)行同步仿真測(cè)試。當(dāng)實(shí)車路面試驗(yàn)出現(xiàn)異常情況時(shí)可以利用仿真測(cè)試。當(dāng)實(shí)車路面試驗(yàn)出現(xiàn)異常情況時(shí)可以利用CarSim的仿真快速地發(fā)現(xiàn)原因并提出解決方案。的仿真快速地發(fā)現(xiàn)原因并提出解決方案。2021/3/925汽車的動(dòng)力性分析汽車的動(dòng)力性分析l根據(jù)用戶設(shè)置的車輛參數(shù)如

15、發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、差速器及輪胎等，以及控制輸入（比如油門輸入），三維路面輸入，空氣動(dòng)力學(xué)輸入等， CarSim在可以幾秒鐘內(nèi)計(jì)算出汽車整車和各個(gè)零部件的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的參數(shù)，例如位置、速度、加速度、轉(zhuǎn)角、角速度、角加速度、力及力矩。由此可以分析汽車的動(dòng)力性。 Hill Climb This is a basic powertrain test done quickly and reliably in CarSim. The plots show powertrain speeds and torques. Tire forces are available from plots and are

16、also animated.2021/3/926汽車的操縱穩(wěn)定性分析汽車的操縱穩(wěn)定性分析lCarSim可以精確地描述汽車的穩(wěn)態(tài)特性和瞬態(tài)特性。例如仿真汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的試驗(yàn)、雙線移試驗(yàn)、側(cè)翻試驗(yàn)等。 Double Lane ChangeA basic double-lane-change maneuver is used to look at overall transient handling. Look at the tire and suspension forces. Also, see the performance of the CarSim path follower (driver

17、 model).Understeer TestAlthough the animation is not exciting, this is a basic handling test done quickly and reliably in CarSim. The plots tell the story.2021/3/927汽車的制動(dòng)性分析汽車的制動(dòng)性分析lCarSim可以精確地計(jì)算出汽車剎車時(shí)的制動(dòng)距離、制動(dòng)時(shí)間和制動(dòng)效能，并輸出制動(dòng)力。CarSim也可以仿真帶有ABS的制動(dòng)系統(tǒng)。Comparison An overlay of two runs shows a vehicle stop

18、ping on a split- surface (ice and dry pavement), with and without ABS.Without ABS: Braking on Split-With ABS: Braking on Split-2021/3/928汽車的平順性分析汽車的平順性分析 lCarSim已經(jīng)包括了FFT和譜分析的功能。 2021/3/929汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性分析汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性分析 lCarSim可以設(shè)定循環(huán)工況，計(jì)算瞬態(tài)的燃油消耗。 2021/3/930汽車電子系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)汽車電子系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)lCarSim也被廣泛地用于汽車控制系統(tǒng)（ECU）的開(kāi)發(fā)，例如ABS/T

19、CS，主動(dòng)懸架控制系統(tǒng)（AS），汽車穩(wěn)定系統(tǒng)的控制（ESP），汽車電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng) (WS/EPS)，變速器控制 (AT)，電子差速器控制、ADAS等。2021/3/931目錄目錄l MSC公司簡(jiǎn)介l CarSim軟件介紹l CarSim軟件應(yīng)用l CarSim 交通模塊l CarSim用戶SILDriving SimulatorHILSensors2021/3/932交通道路環(huán)境：運(yùn)動(dòng)和靜止的物體交通道路環(huán)境：運(yùn)動(dòng)和靜止的物體l 支持99個(gè)物體，物體消失后還可以重新出現(xiàn)在新的位置l 物體的運(yùn)動(dòng)可以為常量、通過(guò)VS Commands腳本控制、或者從外部軟(Simulink、LabView)導(dǎo)入l

20、靜止的汽車和物體：可用于自動(dòng)泊車系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)l 運(yùn)動(dòng)的物體，仿真道路上的汽車、行人、動(dòng)物等l 運(yùn)動(dòng)的汽車可以通過(guò)節(jié)氣門、制動(dòng)踏板來(lái)控制，可仿真道路交通上的連鎖反應(yīng)2021/3/933交通環(huán)境物體定義界面交通環(huán)境物體定義界面2021/3/934傳感器傳感器l 支持20個(gè)傳感器l 探測(cè)運(yùn)動(dòng)和靜止的物體l 考慮遮擋l 傳感器探測(cè)到的變量可以導(dǎo)出到Simulink等三方軟件2021/3/935傳感器定義傳感器定義2021/3/936傳感器輸出變量傳感器輸出變量l 物體上最近點(diǎn)離傳感器的距離和對(duì)應(yīng)的寬度l 左右側(cè)邊界、最近點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的方位角l 舉升角l 信號(hào)強(qiáng)度l 相對(duì)速度l 傳感器和物體連線的橫擺、俯仰角2021/3/937ACC 仿真示例仿真示例l 道路上的交通車輛：一輛可以單獨(dú)控制的車輛l 研究對(duì)象：安裝了傳感器的車輛l ACC控制策略：基于Simulink的控