MATLAB+汽车.docx

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MATLAB+汽车

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物理系统建模

对于多域汽车子系统而言，MathWorks工具可确保机械和电气系统设计与控制系统保持一致。

通过Simulink、SimMechanics和SimPowerSystems，您能够：

对诸如电动车窗、汽车悬挂以及自定义测试夹具等物理系统进行设计和建模

导入SolidWorksCAD模型

对运行中的系统进行仿真和动画模拟，从而分析设计

进行结构化分析和数据可视化展示

与其他建模工具进行集成

Simulink提供一个开放框架，可与合作伙伴产品提供的其他功能进行集成，这些产品包括：

GT-Power、RicardoWAVE和FLOWMASTER，用于进行传动系统开发

CarSim、TruckSim和ADAMS模型，用于进行车辆和底盘开发

VisualNASTRAN，用于进行机械建模

结构化动态工具箱，用于通过MATLAB进行模态分析和有限元建模

AMESim和DECOMSYS产品，用于进行应用相关开发

Simulink可协同仿真这些工具所表示的系统行为，并提供对不同逼真度模型的访问通道，以进行设计和验证，所有这些功能都可在台式计算机上实现。

美国国家能源部的可再生能源实验室工程师采用Simulink进行汽车系统建模。

他们采用自定义设计环境ADVISOR，使设计师可以直接评估汽车设计，而无需构建原型系统。

图中所示为燃料电池动力装置模型。

单击图像可查看大图。

嵌入式系统设计

嵌入式系统开发所面临的挑战，涉及到如何正确地实现系统设计师所制定的系统要求与规格。

这些规格通常以书面文档、流程图、代码实例的形式提供给嵌入式系统和软件工程师，并且必须在嵌入式系统中手工实现。

通过采用基于模型的设计，每个人都在同一模型上工作，这避免了耗时的手工编码任务，并减少了潜在错误。

最终，这种方式使您能以较低的成本更快地生产更好的产品。

Simulink和其他MathWorks工具可有效缩短开发时间并降低成本，使您能够：

通过硬件在回路系统运行实时工厂仿真

在实际车辆系统中快速建立创意原型

从模型生成产品级C代码

算法设计

MATLAB及其信号处理、控制设计、优化、神经网络以及其他相关技术的工具箱，为新算法设计和传动系统、底盘和信息娱乐等系统的可行性评估提供了丰富的环境。

快速原型

Simulink和Stateflow模型可自动生成实时执行代码，使您可以在将算法应用到嵌入式系统之前进行分析和优化。

xPCTarget和来自MathWorks合作伙伴的实时系统提供了丰富的快速原型硬件选项。

这些系统使您可以进行功能原型建立、旁路原型建立以及目标系统上的快速原型。

产品级代码生成

MathWorks代码生成工具可从您创建的模型中，为那些资源有限的系统生成高效、可读的代码，这些系统包括发动机控制系统、底盘控制系统、温湿控制管理逻辑以及电动座椅等。

生成的代码可面向嵌入式汽车系统中的常见特定处理器和操作系统，包括摩托罗拉MPC555和HC12、InfineonC166以及OSEK操作系统。

这些自动生成的结果代码，其RAM、ROM和精密计时（CPU吞吐量）性能通常超过手工编写的代码。

HDL生成和DSP测试

随着DSP和FPGA在嵌入式汽车系统中不断推广使用，工程师们正在使用许多过去用于通信行业的Simulink功能和块集。

MATLAB和Simulink提供了一个集成环境，可进行算法开发、仿真、代码生成及验证工作，从而加速信号处理和通信系统的设计过程。

您可通过Simulink为DSP设备生成C代码。

通过集成使用来自德州仪器、Xilinx和Altera的工具，还可测试DSP功能，并为FPGA设备生成HDL代码。

在这两种情况下，您都可省掉编程步骤，从而加速开发与应用的过程。

硬件在回路测试

在实际硬件和车辆不可用，或测试条件非常危险，或无法重新建立实际车辆系统的情况下，采用硬件在回路（HIL）测试是理想之选。

HIL测试使您可在实验室环境中实时测试嵌入式系统算法。

您可在Simulink中建立车辆、驾驶员及道路条件等连续和离散时间模型，然后通过Real-TimeWorkshop生成HIL测试代码。

HIL支持在替代目标（台式计算机）、MathWorksxPCTarget系统以及来自MathWorks合作伙伴的种类丰富的目标上仿真实际产品级代码。

系统集成、校准和测功机测试

在过去，汽车系统的校准、测试和验证通常在实验台、测功机室以及汽车上完成。

原型汽车的相关昂贵费用，以及测试所花费的大量时间，促使汽车客户寻求可在台式工作站环境中完成这些任务的更多分析方式。

传动校准、测试和验证

在控制系统和传动部件可用时，传动系统工程师和校准人员可以使用MathWorks产品对照原有需求来验证系统性能。

OEM商和供应商使用基于模型的校准工具箱来执行传动控制系统的分析和校准。

通过这一工具，不仅可缩短测功机测试时间，还可提高工程效率，并能改进以往很难理解和校准的高自由度系统的传动性能和可靠性。

在MATLAB环境中对校准分析结果进行可视化，以显示压力比率和发动机性能极限。

单击图像可查看大图。

MATLAB提供有相关校准工具（如ATI的VISION和ETASINCA）接口，以便扩展其功能。

例如，使用MatLab及其工具箱可运用统计分析和实验设计（DOE）以及其他高级建模和优化技术。

还可将MATLAB用于与校准工具通信并控制校准工具，以及构建自定义工具和分析程序。

测功机和测试单元应用

采用Simulink提供的灵活的连续和离散时间仿真能力，对汽车、道路和驾驶员行为进行建模。

通过Real-TimeWorkshop，您还可将这些模型转化成可执行的代码，并下载到代表传动、悬挂和底盘应用的测功机上。

我们的合作伙伴如MTS和FEV等均为其测功机系统提供有MATLAB和Simulink模型库和接口，因此您可重复利用设计阶段中的模型进行在线测功机测试。

测试和测量

要测试和验证您的设计，可通过MATLAB、数据采集工具箱和仪器控制工具箱访问插入式数据采集板及兼容GPIB/VXI/RS-232的仪器设备。

MATLAB提供有二维、三维和动画展示技术，综合其他数字计算功能，使您可以深入分析实验数据和测试单元结果。

车辆分析和验证

汽车系统设计的确认与验证是开发流程中一项至关重要的任务。

如果在这一阶段中没有发现存在的问题，那么在汽车制造开始之后，可能会导致成本高昂的汽车召回后果。

为了减少这一风险，汽车工程师需要收集大量汽车测试数据，以便在投产之前，确定并纠正存在的问题。

MATLAB提供全方位的数据分析和可视化功能。

汽车工程师可使用MATLAB及其工具箱来进行：

数据分析

信号处理

校准方法开发

NVH分析

传动系统保修和CAFE分析

发动机测绘

制动测试分析

变速分析

工程师必须经常在使用受限的专门工具和功能有限的通用工具之间进行选择。

通过MATLAB，您可对数据进行深入探查和分析，并能生成报告和开发应用程序来促进共享和重用工作，从而消除了这些权衡工作。

数据采集、分析和可视化

MATLAB提供了一个灵活易用的环境，无论是在实验室中还是在跑道或道路上测试汽车，均可随时采集和分析数据。

数据采集工具箱和仪器控制工具箱提供访问插入式采集板和GPIB/VXI/RS-232兼容仪器的通道。

然后，您就可使用MATLAB分析、建模和转换数据的强大功能。

MATLAB提供有二维、三维和动画展示技术，使您可以深入分析实验数据和测试单元结果。

算法开发和高级编程

要开发在汽车设计流程中使用的应用程序，工程师通常有两种选择：

学习如何使用C或Fortran语言编程，或

依赖软件工程师将非正式需求准确转换为工作应用程序

MATLAB提供有功能完整的交互式开发环境和第四代编程语言。

您可应用数值算法和工程函数的扩展集，只需远远少于C或Fortran编程的时间即可创建应用程序。

来自全球各地的领先研究人员和工程师所编写的工具箱，为MATLAB补充提供了针对信号处理、从数据生成模型、控制系统设计和优化等特定应用功能。

快速部署结果

您可采用多种格式共享您的MATLAB数据和算法：

HTML和MicrosoftWord格式报告

可供MATLAB用户在任何计算机平台上阅读的、符合人类阅读习惯的M文件

单独的应用程序

MATLAB应用程序集成C/C++、COM、Excel、Java或Web应用程序

NVH

工程师通过MATLAB及其附带的工具箱解决了许多NVH工程问题。

数据采集工具箱可用于收集振动数据以便在MATLAB中进行分析

仪器控制工具箱可用于实时访问测试和测量系统

信号处理工具箱和滤波器设计工具箱可用于分析来自传感器的信号，并允许用户设计信号滤波器以减少并优化数据

系统识别工具箱可用于开发数据的数学表示方式，以供其他分析使用

控制系统工具箱可用于设计和分析反馈控制系统，以控制系统噪声和振动