MATLABSimulinkSimdriveline在汽车理论教学中应用.docVIP

MATLABSimulinkSimdriveline在汽车理论教学中应用 　　摘 要:汽车理论是汽车工程类专业的重要基础课,针对汽车理论这门课程理论性强、内容概念抽象、计算复杂、不易理解的特点,提出了采用基于MATLAB之下Simulink和Simdriveline仿真软件来辅助课堂教学。在教学过程中,以汽车驱动力与行驶阻力的关系为例,通过搭建仿真平台,对New York City Cycle (NYCC)纽约城市循环工况的仿真演示,清晰动态地反映出汽车动力特性对于工况在各个时域图的响应状况。实践证明,Simulink和Simdriveline辅助教学可以使抽象的汽车理论变得形象化,从而有利于学生的理解,提高课程的教学效果。 　　关键词:汽车理论 Simulink Simdriveline 建模 仿真 　　中图分类号:G434 文献标识码:A 文章编号:1007-3973 (2010) 03-141-04 　　汽车理论是高等学校汽车及机械工程类专业的主干基础课之一,它为进一步学习专业课程奠定了基础,在教学中发挥着承前启后的作用。该课程重点介绍了汽车的七大性能指标,内容涉及动力性、燃油经济性、制动性、操纵稳定性、行驶平顺性、通过性、排放及噪声污染等多个方面知识。这样侧重于理论性与概念教学的课程,它是反映事物本质的物理概念、数学概念与工程概念三者结合的产物。在实际的教学过程中,学生普遍反映该课程概念抽象,计算推导过程较多,涉及大量的数学知识且计算繁杂,以致难于对其中的基本理论和分析方法很好地理解和掌握。汽车理论是一门理论性和实用性很强的课程,传统的课堂教学和简单的硬件验证实验相结合的教学方法已难以满足教学的要求。寻求一种新的教学方法成为当前教学中急需解决的问题。 　　1在汽车理论教学中,使用MATLAB/Simulink Simdriveline的优势 　　在汽车理论教学中,存在大量的数值计算、推演及数学模型理论,这一直是教学中的难点,而MATLAB在图形和计算上的优势使其成为解决我们在汽车工程专业教学中所遇问题的最佳工具。MATLAB以其模块化的计算方法,可视化与智能化的交互功能,丰富的矩阵运算,图形绘制和数据处理函数,以及模块化图形组态软件仿真工具成为科学计算、动态仿真、系统控制、图形处理、信号处理、数据统计等领域最受欢迎的软件系统 。 　　MATLAB提供了大量的数值计算??数和符号计算函数,通过调用MATLAB提供的函数和其附带的模块工具进行分析和计算,不但可以准确地画出图形,计算出相应的性能指标,大大提高工作效率,而且能有效地调动学生的积极性。对于汽车工程领域中的计算问题,主要包括多项式和矩阵运算、数值微分和积分以及符号微积分、方程求解等,使用MATLAB能使学生能跳出繁琐的数学计算,集中精力于专业知识的学习。 　　MATLAB的模拟仿真模块为试验模拟提供了优秀的工作平台,使得实验可以在无硬件支持的条件下实施,并且可以实时反映数据变化,这是传统实验不具备的。Simulink是MATLAB提供的进行动态系统建模、仿真和综合分析的集成软件包。它支持线性和非线性系统,Simulink提供的图形用户界面GUI上,用户只要对所需系统模块进行鼠标的简单拖拉操作,就可构造出复杂的仿真和分析模型 。在Simulink环境中,用户可以在仿真进程中改相关参数,实时地观察系统变化,并能将分析计算结果保存在MATLAB的工作空间中,并借助MATLAB语言所具有的众多分析工具进行数据操作。同时,Simulink提供了丰富的模型库供构建系统模型使用,它具有模块化、可重载、可封装、面向结构图编程及可视化等特点 ,可以大大提高仿真的效率和可靠性;它具有高度的开放性,用户可以根据自己的需要开发模型,并通过封装后添加到模型库中,以后就如同调用Simulink自身提供的模型库一样直接调用即可。利用这种特性,可在课堂上开设的仿真实验,以加深学生对理论的理解与接受。 　　数据分析模块为数据分析和处理提供了方便,使数据处理不再是困扰学生的最大难题;MATLAB强大的图形处理和数值计算功能在汽车设计和综合控制上显示出其不可替代的优越性,使设计过程简单化,MATLAB的优化工具箱为工程优化提供了最简单高效的工具。 　　Simulink工具箱中的Simdriveline模块是专门为车辆动力传动系统建模仿真设计的。与传统的数学模型不同,Simdriveline采用基本元素法,即按照实际物理结构来搭建,可以直接选用转动惯量、离合器、变速器、车轮和自定义模块。Simdriveline模型接口以机械力矩传递为主,数据信号传递为辅,具有双向性,动态特性很好。同时,由于Simulink与Simdriveline强大的交互性,利用该软件设计的CAI,学生可改变相