Carsim和Matlab/Simulink联合仿真保姆级教程

Carsim和Matlab/Simulink联合仿真保姆级教程

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/weixin_73352260/article/details/145017582

CarSim和Matlab/Simulink的联合仿真在汽车动力学建模和控制系统设计中具有重要应用。通过将Matlab/Simulink的控制算法与CarSim的车辆动力学模型相结合，工程师可以更准确地验证和优化控制策略。本文将详细介绍如何在CarSim中创建和管理dataset，并将其与Simulink集成，实现联合仿真。

在CarSim中，有两个核心概念：dataset（数据集）和database（数据库）。它们在汽车仿真建模中扮演着至关重要的角色。

以建造一辆“预制车”为例，我们只需要将车轮、车壳、发动机、底盘等基本组件按照一定规则拼接起来。在CarSim中，dataset可以简单理解为这些基本组件。当我们搭建一个完整的汽车仿真模型时，需要车辆模型、道路模型、仿真工况等。这些基本组件在CarSim中都属于dataset，而汽车仿真模型本身也是一个特殊的dataset，它将其他基本的dataset组合在一起，形成一个可运行的汽车仿真模型。

换句话说，dataset是CarSim仿真中的一个小型数据集，用于保存某个基本组件的数据。而database则是一个大型数据集，它包含了许多不同的dataset。在搭建仿真环境时，我们可以根据自己的需求调用不同的dataset来构建所需的汽车仿真场景。

在CarSim仿真中，为了不修改官方提供的dataset，通常会在使用时复制一个新的dataset。在复制过程中，会有两个文本框需要输入。第一个文本框用于指定新dataset所在的目录。不同组件的dataset目录是相互独立的，例如，汽车模型的dataset不能保存在道路模型的dataset目录下。这就好比电脑的C盘专门用于保存视频，D盘专门用于保存文档。如果新建了一个视频文件，可以将其保存在C盘的根目录，也可以在C盘创建一个子目录来存放，但绝对不能保存在D盘的某个目录下。第二个文本框则用于输入新dataset的名称。

Carsim和Matlab/Simulink联合仿真步骤

1. 点击Carsim软件
2. 选择安装软件中自带的Database，点击Continue with the selected database
3. 选择select
4. 下图即为Carsim车辆仿真的基本视图
   
5. 选择官方提供的快速开始模型
6. 为了不改变官方的仿真范例，此处点击Duplicate对该dataset进行一个复制，点击之后，上面文本框中输入的是新的dataset所在的目录，下面的文本框中输入的是新的dataset的名字
7. 对procedure的dataset同样进行复制，选择copy and link dataset，意思就是复制一个新的dataset，并链接到这个新的dataset
   
8. 输入相应的目录名和dataset名称
   
9. 点击上一步复制的dataset，对里面相关属性进行设置
10. 因为我们需要通过simulink向车辆发送油门和刹车信息，要将控制改为油门和初始速度控制，并且将初始速度设为0
11. 更改后如下图所示，如果无法更改点击右上角的解锁
12. 选择matlab/simulink作为车辆控制模型
13. 选择link to new dataset，链接到一个新的dataset
    
14. 这里同样输入目录名称和dataset名称
15. 使用Matlab/Simulink新建一个空的simulink文件，保存在CarSim_Data/Extensions/Simulink/的子目录中
16. 进入刚建的dataset，进行配置
    
17. 将15步建立的simulink文件链接到该dataset中，作为仿真控制器
18. 选择该接口为Import channels，也就是汽车控制的输入通道（输入油门，刹车，方向盘等数值来控制汽车的运动）
19. 选择新建一个dataset并链接
20. 选择该接口为Export channels，也就是汽车模型信息的输出通道（可以获取汽车坐标，速度，偏航角等参数信息）
21. 建立新的dataset并链接
22. 进入Import Channels中的cardemo，添加输入变量
23. 选择获取输入信息的数据集，也就是汽车仿真模型的dataset（即前文提到的一个特殊的dataset，它用来将其他基本的dataset组合成一个可运行的汽车仿真模型）
    
24. 找到油门输入（IMP_THROTTLE_ENGINE)和刹车（IMP_PCON_BK） ，双击添加到模型输入
25. 进入Export Channels的dataset，设置输出变量，另外可以设置动画频率为60
    
26. 同21步一样，链接到汽车仿真模型dataset
27. 选择通过单位查找变量
    
28. 速度的单位是km/h，选择单位，并找到纵向速度（vx）和横向速度，双击添加到模型输出
29. 汽车大地坐标系下的坐标的单位是m，选择单位，并找到横向坐标（xo）和纵向坐标(yo)，双击添加到模型输出中
30. 回到主界面，点击send to simulink，进入simulink仿真文件（不能直接从matlab进入，否则会找不到对应的求解器模型）
31. 点击Library Browser进入库，查找相应模型
32. 在搜索框中搜索CarSim S-Function，然后选择红框中的模型，按住将其拖拽到simulink面板中
33. 在Library Browser中搜索Mux，分别将两个红色框中的模型拖入simulink面板中（将车辆模型的输入和输出进行分流，合流）
34. 依据上文中在carsim中设置的输入，输出变量数量来设置mux(Demux)的接口数量，双击对应的Mux(Demux)来设置数量。上文中我们设置了输入变量共有两个，所以左侧的Mux数量正确，不需要改变，输出变量有四个，而默认的Demux只有两个，那么我们双击设置数量为4
    如果Demux四个点过于密集，可以将模型拉大更为清晰
35. 在Library Browser中搜索matlab function，并将其拖入simulink面板中
36. 双击matlab function模块，编写逻辑代码（matlab function模块负责接收参数，完成相应逻辑处理后返回，函数的参数数量就是输入端口数量，返回值数量就是输出端口数量），编写后保存
37. 在Library Browser中搜索scope ，分别拖拽scope 和 XY Graph到simulink面板中，用来展示速度波形和车辆轨迹
38. 将所有模型连接在一起
39. 点击run，进行仿真
40. 点击scope 和XY Graph查看车辆速度变化曲线和车辆轨迹
41. 如果XY Graph中的轨迹不明显或者很少，是因为超过了XY Graph设定的x,y数值范围，可以双击该模型，然后设置x,y的范围
42. 在carsim中查看车辆运行视频和图表
    
    第一个仅有视频，第二个视频加图表（对于图表可以通过自己设置来获得想要的数据图）
    
43. 查看汽车仿真模型的dataset名称，在主界面中点击datasets，然后选择标黑的目录，最后会有一个带对号的dataset名称。