使用MATLAB Simulink构建发动机控制系统开发平台

MATLABSimulink控制系统建模最全资料Simulink 控制系统建模dSPACE 的软件环境主要由两⼤部分组成，⼀部分是实时代码的⽣成和下载软件RTI （Real Time Interface ），它是连接dSPACE 实时系统与MA TLAB/Simulink 的纽带，通过对RTW （Real time workshop ）进⾏扩展，可以实现从Simulink 模型到dSPACE 实时硬件代码的⾃动下载。

另⼀部分为测试软件，其中包含了综合实验与测试环境ControlDesk 、⾃动试验及参数调整软件MLIB/MTRACE 、PC 与实时处理器通信软件CLIB 以及实时动画软件RealMotion 等。

连续模块库(Continuous)在连续模块(Continuous)库中包括了常见的连续模块，这些模块如图所⽰。

1. 积分模块(Integrator)：功能：对输⼊变量进⾏积分。

说明：模块的输⼊可以是标量，也可以是⽮量；输⼊信号的维数必须与输⼊信号保持⼀致。

2. 微分模块(Derivative)功能：通过计算差分?u/ ?t 近似计算输⼊变量的微分。

3. 线性状态空间模块(State-Space)功能：⽤于实现以下数学⽅程描述的系统：+=+=Du Cx y Bu Ax x '4. 传递函数模块(Transfer Fcn)功能：⽤执⾏⼀个线性传递函数。

5. 零极点传递函数模块(Zero-Pole)功能：⽤于建⽴⼀个预先指定的零点、极点，并⽤延迟算⼦s 表⽰的连续。

6．存储器模块(Memory)功能：保持输出前⼀步的输⼊值。

7．传输延迟模块(Transport Delay)功能：⽤于将输⼊端的信号延迟指定的时间后再传输给输出信号。

8．可变传输延迟模块(Variable Transport Delay)功能：⽤于将输⼊端的信号进⾏可变时间的延迟。

离散模块库(Discrete)离散模块库(Discrete)主要⽤于建⽴离散采样的系统模型，包括的主要模块，如图所⽰。

目录1 绪论 (1)1.1 题目背景、研究意义 (1)1.2 国内外相关研究情况 (1)2 自动控制概述 (3)2.1 自动控制概念 (3)2.2 自动控制系统的分类 (4)2.3 对控制系统的性能要求 (5)2.4 典型环节 (6)3 MATLAB仿真软件的应用 (10)3.1 MATLAB的基本介绍 (10)3.2 MATLAB的仿真 (10)3.3 控制系统的动态仿真 (11)4 自动控制系统仿真 (14)4.1 直线一级倒立摆系统的建模及仿真 (14)4.1.1 系统组成 (14)4.1.2 模型的建立 (14)4.1.3 PID控制器的设计 (19)4.1.4 PID控制器MATLAB仿真 (22)4.2 三容水箱的建模及仿真 (23)4.2.1 建立三容水箱的数学模型 (24)4.2.2 系统校正 (25)总结 (28)致谢 (29)参考文献 (30)1 绪论1.1 题目背景、研究意义MATLAB语言是当今国际控制界最为流行的控制系统计算机辅助设计语言，它的出现为控制系统的计算机辅助分析和设计带来了全新的手段。

其中图形交互式的模型输入计算机仿真环境SIMULINK，为MATLAB应用的进一步推广起到了积极的推动作用。

现在，MATLAB语言已经风靡全世界，成为控制系统CAD领域最普及、也是最受欢迎的软件环境。

随着计算机技术的发展和应用，自动控制理论和技术在宇航、机器人控制、导弹制导及核动力等高新技术领域中的应用也愈来愈深入广泛。

不仅如此，自动控制技术的应用范围现在已扩展到生物、医学、环境、经济管理和其它许多社会生活领域中，成为现代社会生活中不可缺少的一部分。

随着时代进步和人们生活水平的提高，在人类探知未来，认识和改造自然，建设高度文明和发达社会的活动中，自动控制理论和技术必将进一步发挥更加重要的作用。

作为一个工程技术人员，了解和掌握自动控制的有关知识是十分必要的。

自动控制技术的应用不仅使生产过程实现了自动化，极大地提高了劳动生产率，而且减轻了人的劳动强度。

控制系统设计中MATLAB与SIMULINK的结合MATLAB与Simulink在控制系统设计中的结合控制系统设计在工程领域中扮演着至关重要的角色，而MATLAB和Simulink作为行业标准的工具，提供了丰富的功能和灵活性，为控制系统设计提供了强大的支持。

本文将探讨MATLAB和Simulink在控制系统设计中的结合，并讨论它们的优势、应用和发展。

一、MATLAB与Simulink简介MATLAB是一种强大的数学软件，广泛应用于科学、工程和金融领域。

它提供了丰富的数值计算、数据分析和可视化功能，以及其他一系列工具箱，可以满足不同领域的需求。

同时，MATLAB提供了灵活的编程环境，允许用户自定义算法和功能，以适应不同的应用场景。

Simulink是MATLAB的一个重要扩展，它提供了一种基于模型的设计方法，用于建立和仿真多域动态系统。

Simulink使用图形化界面，允许用户通过拖放模块建立系统模型，然后通过连接这些模块来定义系统的行为。

它还提供了丰富的建模和仿真工具，以及用于优化和验证的功能。

二、MATLAB与Simulink的结合优势1. 综合性能：MATLAB和Simulink的结合将数学计算和系统建模集成在一起，使控制系统设计变得更加高效和一致。

用户可以使用MATLAB中的数值计算和数据分析功能，辅助系统建模和分析，同时利用Simulink进行系统设计和仿真。

2. 灵活性：MATLAB和Simulink提供了灵活的编程环境，用户可以编写自定义的算法和功能，以满足特定的设计需求。

同时，Simulink的图形化界面使系统建模更加直观和可视化，有助于设计师快速创建和修改系统模型。

3. 丰富的工具箱：MATLAB和Simulink提供了众多的工具箱，用于不同的控制系统设计任务。

例如，Control System Toolbox提供了许多用于控制系统分析和设计的功能，Signal Processing Toolbox用于信号处理和滤波，Simscape用于多域物理建模等等。

基于 Matlab/Simulink 的 BLDCM 控制系统模型的建立在Matlab7.6的 Simulink 环境下，利用其丰富的模块库，在了解和分析BLDCM 数学模型的基础上，建立起 BLDCM 控制系统仿真模型。

本文设计了一种BLDCM 的建模方法，将控制单元模块化。

在Matlab/Simulink 中建立独立的功能模块：电机本体模块，电压逆变模块，转矩计算模块，参考电流模块，转速PI 控制模块和电流滞环跟踪控制模块。

将以上的模块进行合理的连接，就能搭建出BLDCM 双闭环控制仿真系统。

其系统框图如下图1.参考转速BLDCM 模块电压逆变器参考电流模块电流滞环控制器转速PI 控制器ua ub ucia icib Ia*Ib*Ic*负载转矩输出转矩转速位置图1：BLDCM 双闭环控制系统框图BLDCM 控制系统采用双闭环控制方案：转速环由 PI 调节器构成，电流环由电流滞环调节器构成，本文据此建立的 BLDCM 控制系统仿真模型。

如图2所示。

图 2：BLDCM控制系统仿真模型1 BLDCM模块的建立在整个控制系统的仿真模型中，BLDCM本体模块是最重要的部分，该模块根据BLDCM电压方程式求取BLDCM三相相电流，控制框图如图2所示。

由电压方程式(可得，要获得三相相电流信号ia 、ib 、ic ，必需首先求得三相反电动势信号ea 、eb 、ec。

获得理想的反电动势波形是BLDCM仿真建模的关键问题之一。

本文采用现在流行的分段线性法，如图3所示，将一个运行周期0-360°分为6 个阶段，每60°为一个换向阶段，每一相的每一个运行阶段都可用一段直线进行表示，根据某一时刻的转子位置和转速信号，确定该时刻各相所处的运行状态，通过直线方程即可求得反电动势波形。

分段线性法简单易行，且精度较高，能够较好的满足建模仿真的设计要求。

因而，本文采用分段线性法建立梯形波反电动势波形。

理想情况下，二相导通星形三相六状态的BLDCM定子三相反电动势的波形如图3所示。

基于Simulink的航空发动机控制律设计与仿真柳亚冰;单贵平【摘要】The computer simulation technology is widely used in the process of designing the aero-engine FADEC system. This paper proposes a digital control system design process of one turboprop engine,which is based on the computer simulation technology and the simulation platform is developed by using the Matlab/simulink software.lt started from the analyzing of the model's responses, then designs the control rules and did the simulation validation. In addition, it improves the control rules and designs the feed-forward compensation based on the result of simulation. Finally, the full digital simulation environment of aero-engine is constructed, and did the simulation of the control rules. At last, the feasibility is verified through the digital simulation, and it provides a guidance of the FADEC design.%在航空发动机数控系统设计过程中,计算机仿真技术得到了广泛应用.基于计算机仿真技术,利用Matlab/simulink软件开发数字仿真平台,在某型涡桨航空发动机数控系统方案设计过程中,进行了模型的响应分析,设计了控制规律并进行仿真验证；根据仿真结果,改进设计了前馈补偿环节,并进行了仿真验证；搭建了该型发动机的全数字仿真环境,对控制规律进行仿真验证.通过数字仿真验证了控制规律的可行性,指导了数控系统方案设计.【期刊名称】《微型电脑应用》【年(卷),期】2012(028)010【总页数】3页(P13-15)【关键词】计算机技术;航空发动机数控系统;数字仿真;Matlab/simulink【作者】柳亚冰;单贵平【作者单位】上海交通大学,上海,200030;南京航空航天大学,无锡,214063【正文语种】中文【中图分类】TP3110 引言航空发动机是个强非线性、时变、多变量系统，因其高复杂度，所以发动机的控制系统是航空发动机技术发展的一个关注热点。

MATLAB与Simulink控制系统设计技巧近年来，随着科技的发展与应用领域的不断拓展，控制系统设计成为了各个领域中不可或缺的一环。

在控制系统设计的过程中，MATLAB与Simulink成为了众多工程师和专家的首选工具。

本文将重点介绍MATLAB与Simulink控制系统设计的一些技巧与方法。

一、MATLAB在控制系统设计中的应用MATLAB是一种数学建模与仿真软件，广泛应用于控制系统的设计与调试。

在控制系统设计中，MATLAB提供了各种工具和函数，用于实现系统模型的建立、系统特性分析、控制器设计和系统性能评估。

下面将介绍几个MATLAB在控制系统设计中常用的功能。

1.1 系统模型的建立在控制系统设计中，首先需要建立系统的数学模型。

MATLAB提供了丰富的建模工具和函数，包括线性化建模、非线性建模、状态空间模型等。

通过这些功能，我们可以根据系统的物理特性和控制要求，灵活地构建系统模型。

1.2 系统特性分析MATLAB提供了许多功能，可以帮助分析系统的稳定性、响应速度、频率特性等。

例如，我们可以使用MATLAB中的系统稳定性分析工具箱，通过根据系统的传递函数或状态空间模型，计算系统的极点和传递函数零点，并评估系统的稳定性。

1.3 控制器设计在控制系统中，控制器的设计对系统性能至关重要。

MATLAB提供了自动控制系统设计工具箱，可以根据系统要求和性能指标，自动优化控制器参数。

此外，MATLAB还提供了手动调整控制器参数的功能，用于满足特定的设计要求。

1.4 系统性能评估MATLAB还提供了丰富的性能评估工具，用于评估系统的稳定性、响应速度、抗干扰性等。

通过这些工具，我们可以进行模拟实验，测试系统在不同条件下的性能表现，并根据实验结果对系统进行改进和调整。

二、Simulink在控制系统设计中的应用Simulink是MATLAB的一个重要扩展模块，用于建立复杂的动态系统模型，并进行仿真和验证。

相比于MATLAB的非连续时间处理能力，Simulink更适用于连续时间系统的建模与仿真。

第２０卷第１６期２００８年８月系统仿真学报＠ＪｏｕｍａＩｏｆＳｙｓｔｅｍＳｉｍｕｌａｔｉ蚰、，０１．２０Ｎｏ．１６Ａｕｇ．，２００８基于ＧＴ＿ｐｏｗｅｒ与Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的发动机及其控制系统仿真王银燕，杜剑维，王贺春，石凡（哈尔滨工程大学动力与能源工程学院，哈尔滨１５０００１）摘要：为了减少发动机控制系统的开发时间和费用，建立了基于ＧＴ．ｐｏｗｅｒ与ＭＡＴＬＡＢ／ｓｉｍｕＵｎｋ的联合仿真环境，并在此之上建立了相继增压柴油机的模型。

仿真结果与试验数据进行了对比，证明该仿真模型适用于相继增压控制系统开发．在此基础之上，进行了相继增压切换仿真，分析了该仿真平台对于发动机控制系统设计的意义．关键词：发动机；相继增压；Ｇ，ｒ－ｐｏｗｅｒ；ＭＡＴＡＩ，ＡＢ／ｓｉｎｍｌｉｌｌｋ；系统仿真中图分类号：ＴＰ３９１．９；ｎ“１３．５文献标识码：Ａ文章编号：１００４．７３１Ｘ（２００８）１６－４３７９．０３ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＥｎｇｉｎｅａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＧ１’－ｐｏｗｅｒａｎｄＳｉｍｕＵｎｋ黝ⅣＧＭ玎埘疗，ＤＵ觑疗一聊ｆ，黝ⅣＧ胁一ｃ办“门，·Ｓ！ｌ啪励刀（ｃｏＩｌｅｇｅｏｆＰｏｗｅｒ粕ｄＥｎｅｑ科Ｅｎｇｉｎｅｅ血ｇ，ＨａｒｂｊｎＥｎｇｉｎ嘲曲ｇＵｎｉＶ啪咄Ｈａｒｂｉｎ１５０００ｌ，ｃｈｉＩｍ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ｈｌｏｒｄｅｒｔｏｒｅｄｕｃｅｔ１１ｅｄｅＶｅｌ叩ｍ％ｔｔ蚰ｅ柚ｄ∞ｓｔｏｆ饥百ｎｅｃｏｎ仃ｏｌｓｙｓｔｅⅡ塔，∞聊６切口打册占ｆｍ甜，口肋珂明Ｖ蛔月胁狮ｆｂｄｓｅｄＭＡＴＬＡＢ／ＳｉｍＨｌｉｎｋｎ砌ＧＴ－ｐｏｗｅｒｗｎｓｈｉｌｔｎｎｄｃｏ—ｓｉ＂ｍｌｄｔｉｏｎｍｄｅｔ《ａｓｅｑｔｌｅｎｔｉｎｌｔｔｌｒｂｏｃｈａｒｇｉｎｇｄｉｅｓｅｌ棚ｇｔｎｅｗ船部细６，西＾以Ｔｈｅｓｉ删ｌａｔｉ∞ｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｃｄｗｉｔｈｅｘｐｅｒｉｍ％ｔｓ，ａｎｄ打妇ｐｍｗｄ纳耐肪已ｃＤ咕拥甜肠ｆｆＤ厅所Ｄｄ音，妇ｓｔｌｉ｜口ｂｌｅ加ｒｄ删ｅｔｏｐｍｅｎｔ《ｓ麟ｑｅｎｎｎｌｍｒｂｏｃｈａ毽ｉ曙ｃｏｎ臼Ｄｌ夥ｓｔｍ．ｓｗｉｔｃｈ蟛ｓｅｑｔＩｅｎｔ记｜ｍｒｂｏｃｈａｒｇｉｎｇｓｙｓｔｅｍｗ∞ｓｉｍｕｌｎｌｅｄ．ｎｎｄｍｅｓｉｇ啦孬ｃｄｎｃｅ碍ｔｈｉｓｓｉｍｔｌｌ口ｌｉｏｎｐｌｎ咖ｒｍｗｎＳｄｎｎ｜ｙｚｅｄｔｏｍｅｄｅｓｉｇｎ可ｅｎｇ讯ｅｃｏｎ臼Ⅺｌｓｙｓｔｅｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：∞ｇｉｎｅ；∞ｑｕ∞ｔｉａｌｔＬⅡｂｏｃｈａ咖ｇ；ＧＴ－ｐｏｗｃｒ；ＭＡ：兀，ＡＢ／ＳｉＩｎｕｌｉｌｌｌ【；ｓｙｓｔｅｍｓｉｎｍｌａｔｉｏｎ引言研究更加具有实际意义·随着发动机各种新兴技术的不断发展，发动机的电控技术发展极为迅速，日趋复杂，因此需要在发动机研发中降低控制系统的研发时间与成本，这样亦可加速发动机的研发进程。

AMESim与MATLAB\Simulink联合仿真技术及在发动机主动隔振中的应用作者：肖勇摘要：介绍了AMESim 软件与MATLAB\Simulink 的接口技术，并使用AMESim 与MATLAB\Simulink 对发动机主动隔振进行了联合仿真，分析了主动以及被动隔振的隔振效果，为主动控制提供了新的设计思路。

关键词：AMESim ，MATLAB\Simulink ，联合仿真，主动隔振，LQR1. AMESim 软件介绍以及与MATLAB\Simulink的接口技术AMESim(Advanced Modeling Environment for Simulation of Engineering Systems ) 是1995 年由法国IMAGINE 公司开发的一个图形化的开发环境，用于工程系统的建模、仿真和动态性能分析。

AMESim仿真模型的建立扩充或改变都是通过图形界面（GUI）来进行的，使用者不用编制任何程序代码。

该软件采用了鲁棒性极强的智能求解器，自动选择最佳的积分算法，从而缩短了仿真时间、提高了仿真精度。

此外，AMESim与多种软件的具有接口。

AMESim 提供了与Excel、Matlab、MATLAB\Simulink 和ADAMS 等软件的接口，可方便地与这些软件进行联合仿真。

为了实现联合仿真需要在Windows2000 或更高级的操作系统下安装VisualC++6.0、AMESim4.0 和MATLAB6.1（或者三种软件的更高版本），并进行以下设置：1) 设置环境变量。

打开“控制面板”，选择“系统”菜单，然后选择“高级”里的“环境变量”。

在“系统变量”栏新建变量，变量名为“MATLAB”，变量值为MATLAB 的安装路径，如：“C:\MATLAB6p5”；确认在系统变量“Path” 中包括Windows 安装路径“C:\WINNT” 如果没有请添加上。

2) AMESim工作环境的设置。

文章编号:1000-0925(2003)05-023-05240088基于Matlab/Simulink 的汽油机电控系统仿真陈　超1,王绍　1,康晓敦2(1.清华大学汽车安全与节能国家重点实验室,北京100084;2.摩托罗拉(中国)电子有限公司)Simulation of Electronically G ontrolled System for G asoline Engine inEnvironment of Matlab/SimulinkCHEN Chao 1,WANG Shao 2gu ang 1,KANG Xiao 2dun 2(1.State Key Lab of Automotive Safety and Energy ,Tsinghua University ,Beijing 100084,China ;2.Motorola (China )Electronic Co.Ltd )Abstract :This paper presents an available math model of electronic control engine based on the mean val 2ue model ,and chooses the dynamic simulation software Matlab/Simulink ,describes the simulating processes and architectures of these models in the environment of Matlab/Simulink.Furthermore it is realized in an actual en 2gine ,and contrasts and analyzes the simulating results with the experimental datas.摘要:在平均值模型的基础上,建立了合适的发动机数学模型,并选用动态仿真软件Mat 2lab/Simulink ,给出了以上模型在Matlab/Simulink 环境下的仿真过程和结构框图。

实验三 利用Matlab 和Simulink 进行系统仿真设计一．实验目的通过实验对一个汽车运动控制系统进行实际设计与仿真，掌握控制系统性能的分析和仿真处理过程，熟悉用Matlab 和Simulink 进行系统仿真的基本方法。

二. 实验设备个人计算机，Matlab 软件。

三. 实验准备预习本实验相关说明，复习PID 控制器的原理和作用，明确汽车运动控制系统问题的描述及其模型表示，编写本次仿真练习的相应程序。

四. 实验说明本实验是对一个汽车运动控制系统进行实际设计与仿真，其方法是先对汽车运动控制系统进行建摸，然后对其进行PID 控制器的设计，建立了汽车运动控制系统的模型后，可采用Matlab 和Simulink 对控制系统进行仿真设计。

注意：设计系统的控制器之前要观察该系统的开环阶跃响应，采用阶跃响应函数step( )来实现，如果系统不能满足所要求达到的设计性能指标，需要加上合适的控制器。

然后再按照仿真结果进行PID 控制器参数的调整，使控制器能够满足系统设计所要求达到的性能指标。

五. 实验内容1. 问题的描述如下图所示的汽车运动控制系统，设该系统中汽车车轮的转动惯量可以忽略不计，并且假定汽车受到的摩擦阻力大小与汽车的运动速度成正比，摩擦阻力的方向与汽车运动的方向相反，这样，该汽车运动控制系统可简化为一个简单的质量阻尼系统。

根据牛顿运动定律，质量阻尼系统的动态数学模型可表示为：⎩⎨⎧==+v y u bv v m 系统的参数设定为：汽车质量m =1000kg ，比例系数b =50 N ·s/m ，汽车的驱动力u =500 N 。

根据控制系统的设计要求，当汽车的驱动力为500N 时，汽车将在5秒内达到10m/s 的最大速度。

由于该系统为简单的运动控制系统，因此将系统设计成10％的最大超调量和2％的稳态误差。

这样，该汽车运动控制系统的性能指标可以设定为：上升时间：t r <5s ；最大超调量：σ％<10％；稳态误差：e ssp <2％。

文章编号:1000-0925(2006)02-051-03270033利用MATLAB/SIMULINK 对汽油机进行建模与仿真嵇国金,王艳敏,王　磊(同济大学,上海200092)Modelling and Simulating Gasoline Engines by MATLAB /S IMULINKJI Guo -jin ,WANG Yan -min ,WANG Lei(Tong ji University ,Shang hai 200092,China )A bstract :The mean value engine model is mainly used in developing gasoline engine control system s.Thispaper introduced and analy zed the mean value engine model developed by D.Dodbole and S.Karaban.A gasoline en -gine model was made in MATLAB /SIM ULINK based on the mean value engine model.The simulation results inconst load throat zero load and sine load were given.They present that the model is reasonable.摘要:汽油机平均值模型在汽油机机控制系统开发上具有重要的作用。

对由D.Dodbole 和S.Karaban 建立的汽油机平均值模型进行了介绍与分析,按照模块化思想利用M AT -LAB /SIM U LINK 对该模型进行快速建模。

给出了该模型在节气门角度为常数外部负载为零以及负载为正弦输入时的仿真结果。

结果表明模型是合理的。

基于Matlab的PMSM电机控制系统虚拟开发平台设计方环;华华;彭小龙;陈家新【摘要】针对传统的电机控制设计开发中测试验证阶段只能在完成原型样机之后才能进行,前期资金投入,查错及修正费用大,造成潜在市场风险等问题.文章以Matlab为设计平台,通过Simulink,Stateflow搭建完整的PMSM电机控制系统模型,并在此模型基础上开发GUI人机接口系统,实现了电机控制设计开发全程算法的验证和性能测试,且便于系统性能和参数改进以及后期的扩展.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2014(022)010【总页数】4页(P78-80,84)【关键词】电机控制;Matlab;开发平台;GUI【作者】方环;华华;彭小龙;陈家新【作者单位】东华大学信息科学与技术学院,上海201620;东华大学信息科学与技术学院,上海201620;东华大学信息科学与技术学院,上海201620;东华大学信息科学与技术学院,上海201620【正文语种】中文【中图分类】TM710在高效伺服电机控制系统传统的设计开发中，开发人员根据需求分析和技术规范文档用文字，方程等方式来描述系统，但是工程师们不可避免地存在对需求分析和技术文档的理解差异，埋下失败的伏笔。

以及测试验证阶段之前需要打造硬件平台，前期资金投入大[1]。

基于以上传统电机控制设计开发过程存在的问题，本文基于Matlab设计PMSM电机控制系统虚拟开发平台，实现算法的早期验证和性能测试。

1 PMSM电机控制系统虚拟开发平台结构整个PMSM电机控制虚拟开发平台由上位机GUI人机接口和PMSM电机控制系统模型两部分组成[1]，如图1所示。

上位机GUI人机接口系统主要功能有两部分：1）接收用户命令，修改并显示系统控制参数，对控制系统模型发送电机控制命令。

2）接收并显示控制系统的运动状态及故障报警信息。

PMSM电机控制系统模型由Matlab/SimulinkStateflow采用模块化方式搭建，包括系统输入模块，嵌入式处理器模块，逆变器和电机本体模块，系统输出分析模块。

基于Matlab的牵引力控制系统研究软件平台开发1赵健 李幼德 李静 宋大凤 吴坚吉林大学汽车工程学院车辆工程系（130022）email:zhaojian@摘要：本文采用Matlab建立了一套用于牵引力控制系统研究过程中纯数字模拟、硬件在环试验和道路试验的软件平台。

首先利用Simulink工具箱建立适用于不同开发阶段的仿真模型，应用Matlab的图形库建立用户图形界面，并利用Matlab自带的数字仪表控制库在用户图形界面上加入了虚拟仪表，通过S函数实现Simulink模型和用户图形界面以及硬件系统的交互，并建立了基于stateflow的系统控制原型。

最后给出了几个该仿真软件在4x2汽车牵引力控制系统开发过程中的应用实例。

关键词：用户图形界面 牵引力控制系统 仿真软件平台 控制原型1．引言车辆在弱附着地面上行驶时，驱动轮非常容易发生过度滑转而导致车辆驱动性能、操纵性能和稳定性变差，弱附着地面牵引力控制系统通过减小发动机输出力矩同时向打滑车轮施加制动力矩的方法将驱动轮滑转控制在最佳范围之内，有效地提高车辆的牵引性能[1]–[3]。

在牵引力控制系统的开发过程中，采用纯数字模拟、硬件在环仿真、道路试验的步骤实现对系统软硬件的调试，这样可以大大缩短开发周期、节省开发资金，同时可以省去大量需要在危险工况下进行的道路试验，如冰雪路加速转向试验[4][5]。

在这一开发过程中，实用的仿真软件可以起到重要的作用。

本文采用Matlab建立了一套适用于上述开发流程中各阶段的软件平台。

首先利用Simulink工具箱建立了三套分别用于不同开发阶段的仿真模型，并建立了用户图形界面，利用Matlab对外部控件的支持在界面上加入了虚拟仪表，通过该界面可以实现仿真参数的调整和对仿真过程的控制，Simulink模型与用户图形界面间的交互通过m文件编写的S函数来实现。

用于硬件在环试验和道路试验的Simulink模型和控制原型需要与传感器和执行器实现硬件交互，这通过用C语言编写的S函数来实现。

2005年第3期 车辆与动力技术Vehicle &Power Technol ogy 总第99期修稿日期:20050530作者简介:骆清国(1965-),男,河北邢台人,装甲兵工程学院教授1文章编号:10094687(2005)03003903基于ma tl ab /S i m uli n k 的发动机与液力变矩器匹配仿真骆清国,　桂　勇(装甲兵工程学院,北京　100072)摘　要:用Matlab /Si m ulink 模拟仿真液力变矩器与发动机的匹配,该文首先用matlab /s mulink 中插值的方法模拟发动机调速特性和负荷特性并建立发动机模块,用matlab /s mulink 、matlab /statefl ow 混合建模,模拟液力变矩器的输入、输出特性并建立液力变矩器模块1然后结合仿真,判断设计的结构参数对匹配性能的影响以及能否达到设计的要求1从仿真结果看,仿真车型变矩器的效率,变矩系数,以及发动机与变矩器共同工作输出的扭矩、转速能达到设计的要求1关键词:发动机;液力变矩器;仿真;匹配中图分类号:TP39119 文献标识码:ASi m ul ati n g Engi n e and hydrauli c Torque ConvertersMatch Base on Matl ab /Si m uli n kLUO Q ing 2guo,　G U I Yong(A r mored Force Engineering College ,Beijing 100072,China )Abstract:This paper,Si m ulates the match of the engine and hydraulic t orque converters match based On Matlab /Si m ulink 1First,this paper uses inter polati on method in Matlab /Si m ulink t o si m ulate engine s peed regulati on characteristic,l oad bearing characteristic and t o build engine modular 1Then it use mat 2lab /s mulink and matlab /statefl ow t o si m ulate the hydraulic t orque converters input characteristic,out put characteristic and build the modular 1Last thr ough si m ulati on,this paper judges the influence of design value on matching perfor mance and find if the design value meets the request 1Fr om the results we can find that not only the efficiency and t orque convert quotient of hydraulic t orque converters but als o the t orque and r otati onal s peed when engine and hydraulic t orque converters work t ogether can meet the re 2quest of design 1Key words:engine;hydraulic t orque converters;si m ulate;matching 由于液力变矩器有很好的自适应性,能提高车辆的寿命以及通过性、舒适性,简化车辆的操作等优点,因此在各种车辆中已得到广泛应用1为了充分发挥液力变矩器性能,使其和动力系统有机的结合以达到良好的整车性能,经济性能和环保效果,必须研究如何实现两者的最佳合理匹配11　匹配原则①保证涡轮轴有较大的输出功率,以充分利用发动机的功率,要求发动机额定功率工况与变矩器最高效率工况相对应;②应使车辆具有最大的起步扭矩和一定的超载能力,不应使变矩器进入制动工况,而应使变矩器在高效率区工作;③兼顾燃料经济性的要求,应尽量使变矩器的输入特性曲线通过发动机的低耗油区12　匹配模型(1)发动机模型的建立车辆在行驶过程中,发动机转速取决于车辆行驶速度,扭矩取决于行驶阻力,两者没有特定的关系1但从柴油机的万有特性图可知不同转速和负荷下的扭矩,这样只需建立阻力模型并将其等效到发动机曲轴端,再通过对万有曲线数据进行线性插值的方法即可得出发动机扭矩转速之间的关系1(2)阻力模型的建立车辆在行驶过程中一般考虑其地面阻力和空气阻力1a 1地面阻力的计算考虑车辆在硬路面上行驶时其行驶阻力为:F f =f ・w 1其中　f 为滚动阻力系数;w 为车辆全重1b 1空气阻力的计算F k =C d ・ρ・A ・V 2/2.其中　C d 为空气阻力系数;ρ为空气密度;A 为车辆迎风面积;V 为行驶速度1(3)液力变矩器模型的建立a 1液力变矩器的输入特性变矩器的输入扭矩为:M B =λMB ・γ・n 2B ・D 51其中　M B 为泵轮扭矩;λMB 为泵轮转矩系数;γ为工作液密度;n B 为泵轮转速;D 为变矩器直径1b 1液力变矩器的输出特性变矩器的输出扭矩为:M T =λM T ・γ・n 2B ・D 51 其中M T 为涡轮扭矩;λMB 为涡轮转矩系数13　模型的仿真发动机和液力变矩器的匹配就是分别计算出发动机外特性曲线图和液力变矩器的输入曲线图考察两者的交点,看是否符合匹配要求以及计算出输出特性看输出特性是否符合要求1本文采用的是某履带车辆的发动机及液力变矩器起步过程的仿真结果图以检查仿真的效果1图1为发动机模型,图2为液力变矩器模型,图3为地面阻力模型1图1　发动机模型图2　液力变矩器模型图3　地面阻力模型在车辆行驶的过程中,由于发动机、液力变矩器处于动态过程,工作过程相当复杂,要对其共同工作过程进行仿真很难实现,本文考虑发动机和变矩器的静态工况,给定发动机固定转速,当油门逐渐增大到最大油门时,仿真两者共同工作输出的扭矩,转速以及变矩器效率、变矩系数随时间的变化的关系,是否达到设计要求1仿真结果如图4、5、6、7、8、9所示1其中仿真特性参数:①传动比i =n T /n B ;②变矩系数K =-M T /M B ;③效率η=K ・i ;・04・车辆与动力技术 2005年　图4　泵轮转速—时间图图5　泵轮扭矩—时间图图6　涡轮转速—时间图图7　涡轮扭矩—时间图图8　效率—时间图图9　变矩系数—时间图4　结　论随着油门的增加,泵轮由于与发动机连接扭矩逐渐增大,同时在变矩器工作液的带动下涡轮的输出扭矩增加,变矩器效率随着扭矩的增加先变小后变大,但一直处在比较高的效率区,变矩系数到后期大于1,说明后阶段涡轮扭矩增加的要快1从仿真结果得到以下结论:①变矩器效率能达到设计要求;②涡轮、泵轮的转速,扭矩都在合理的范围之内1参考文献:[1]　沈辉1精通Si m ulink 系统仿真与控制[M ]1北京:北京大学出版社,20011[2]　商高高,何仁1发动机与液力变矩器共同工作特性的分析[J ]1江苏理工大学学报(自然科学版),2000,21(6):2-41[3]　郑春岐,王守春1发动机与液力变矩器匹配优化设计[J ]1沈阳建筑工程学院学报,1995,11(4):1-21・14・　第3期 骆清国等:基于matlab /Si m ulink 的发动机与液力变矩器匹配仿真。

浅谈MATLAB/SIMULINK软件在电机控制系统中的应用【摘要】随着计算机技术的发展，计算机仿真辅助教学受到了各高校的广泛关注。

本文介绍了MATLAB/SIMULINK仿真软件在电机控制教学环节中的运用，以直流调速系统和永磁同步电机系统为例，进行了仿真实验及结果的分析，结果表明，MATLAB/SIMULINK能够真实有效的进行动态系统建模、仿真和综合分析，辅助学生深入理解课程知识，培养学生分析问题和解决问题的能力。

【关键词】电机控制；MATLAB/SIMULINK；仿真；变频调速随着社会需求的不断提高，在工科各类专业学生的培养过程中，不仅要求学生扎实掌握课程的理论基础知识，而且要增强学生的计算机应用能力和提高学生分析问题和解决实际问题的能力[1]。

对于电气工程专业学生来说，电机控制系统课程复杂难懂，且不断有新的控制算推出，仿真是对其进行研究的一个重要手段[2]。

Matlab语言是一种面向科学工程计算的高级语言，它集科学计算、自动控制、信号处理、神经网络、图像处理等功能于一体，是一种高级的数学分析与运算软件，可用于电机控制系统的建模和仿真[3-4]。

本文介绍了直流电动机的双闭环控制和永磁同步电动机变频调速控制的Matlab/Simulink仿真方法，使学生更系统地掌握专业课程的基本理论和控制系统的设计方法，培养了学生分析问题的能力和创新意识。

1 MATLAB/SIMULINK软件介绍MATLAB是由美国MathWorks公司开发的计算机仿真软件，使用方便、输入便捷、运算高效、适应科技人员的思维方式，特别受到用户欢迎，是国内外高校教学和科研的常用软件，涵盖通信、航天、力学、电力、自动控制、神经网络等领域[5]。

Simulink系统仿真环境也称工具箱，是MATLAB最早开发的，它包括SIMULINK 仿真平台和系统仿真模型库两部分。

SIMULINK是simulation和link 两个英文单词的缩写，意思是仿真链接，MATLAB模型都在这个环境使用，从模型库中提取模型放到SIMULINK的仿真平台上进行仿真，所以，有关SIMULINK的操作是仿真应用的基础[6]。