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介绍

事实证明，MAT万博1manbetxLAB、Simulink和Simscape有助于理解我们的学生方程式赛车，并帮助我们做出和验证关键设计决策。使用正确的工具，为我们带来了竞争优势，这是我们最近在巴拉特配方奶粉2020

圈速模拟

为了确定车辆参数对车辆在轨道上的整体性能的影响，使用MATLAB进行了圈速仿真。其目标是建立一个模型，该模型可用于对车辆做出高层决策，包括对总圈速的影响。例如，增加重量的效果，提供更好抓地力的新轮胎，以及考虑阻力和下压力的气动套件。该问题的两个部分是轨道建模和车辆在轨道上的行为建模。

该研究所建立了195 m的轨道，用于车辆模型验证，并比较不同的驾驶员和车辆设置。x-y坐标和每个点的曲率是模型中使用的轨迹数据输入。使用GPS记录器记录轨迹数据，以计算每个点的曲率半径。假设摩擦系数为常数，使用自行车模型计算每个点的速度。此外，还确定了汽车制动的区域。

假设制动减速度达到峰值，通过从顶点速度向后计算，计算直线段中达到的最大速度。最后，该信息用于计算总时间。

获得的圈速比195m赛道记录的最快圈速快约1.5秒。模拟结果对于选择汽车的最终传动比和确定汽车最佳冷却所需的散热器面积至关重要。从圈速模拟中获得的信息也用于部件级模拟，将在下一节中讨论。

冷却模型

该模型的目标是建立一种工具，用于研究所有冷却参数，如散热器面积、相互作用流体的温度和流体的质量流量及其对系统的影响。该模型建立在lap模拟的基础上，并使用其输入作为发动机转速和车速来计算冷却参数。使用lap模拟的好处是，它让我们了解了发动机冷却液温度在整个赛道上的变化。根据这些结果，选择了散热器面积和风扇转速。

建立模型的第一步是从轨道上收集数据，并建立发动机热负荷、总传热系数、空气和水的质量流量的数学方程。所有这些方程式均使用独立变量输入，如发动机转速或车速或两者。

导出方程后，我们进行了两次模拟。第一个，找到轨道上每个点的面积要求，并确定散热器所需的面积。发动机冷却液温度保持恒定，并跑了多圈，以查看轨道上不同区域需要哪些区域。

第二个模拟帮助我们研究了所选散热器面积对温度的影响。在最终确定散热器面积之前，我们对不同区域进行了多次模拟。

模拟风景车模型

为了计算峰值减速度和车辆停车时间，我们在Simscape中开发了一个模型。该模型还提供了考虑纵向负载转移影响的前后制动压力之间的关系。

模型的输入是汽车的初始速度以及前后制动压力。获得的输出是速度、加速度、载荷传递以及前后滑移率曲线。该模型由以下子组件组成：

1） 车体

我们使用车身模块来模拟纵向车辆动力学。该模块考虑了重量、轴距、重心高度（CG）和初始速度以及各种其他必要的车身参数。它有一个内置的程序，用于在检测到加速度时计算负载转移。

2） 制动模型

Simscape中的转子模型是包含转子几何、卡钳几何和摩擦系数的数学模型。该块的输入为制动压力，输出为通过旋转保护端口的制动扭矩。

3） 轮胎模型

Simscape中的轮胎采用Pacejka 2002模型，采用magic公式中的荷载相关纵向系数进行建模。除此之外，还包括轮胎尺寸。输入为正常载荷，输出滑移率。Hoosier R25B轮胎数据的系数在轮胎块中定义。我们包括其中两个块来表示前后轮胎。

最后，使用物理信号连接所有物理块。车辆模型通过一个平移保护端口连接到轮胎上，该端口用于解释轮胎力。此外，这些轮胎通过角机械保护端口通过作用于轮胎上的转子产生的扭矩连接至制动转子。车辆的正常力输出进入轮胎。该模型是一个闭环，其中轮胎产生的力反馈到车辆中，车辆模型在载荷传递过程中计算的正常载荷反馈到轮胎模型中。最后，仿真结果为我们提供了制动时峰值减速度和车辆停车时间的相关信息。

我们正在进行的项目

遥测系统

该系统允许车队记录传感器数据并实时显示赛车参数。该系统是一个即插即用系统，可以连接到任何can总线系统和定制通道，这是相对于OEM零件的主要优势。该系统还具有直接连接使用I2C、UART、SPI和各种其他协议进行通信的传感器的附加功能，并获得一个由连接到该系统的所有信号组成的单一时间同步数据集。

该系统由Raspberry Pi控制，带有用于CAN总线通信的MCP2515板和5dBi天线，以提供足够的遥测范围。在接收坑计算机上，Raspberry P万博1manbet万博1manbetxxi的MATLAB和SIMULINK支持包用于自定义数据可视化。在Raspberry Pi上设置了一个python脚本，用于设置CAN通道和在SD卡上记录数据。Raspberry Pi被设置为无线接入点，并承载其网络，pit计算机将其连接到SSH并访问Raspberry Pi中的数据流。这还允许我们将多个设备（如扇区定时电路）连接到Raspberry Pi托管的无线网络。

我们计划最终将Raspberry Pi用于数据记录和遥测目的，从而消除对额外记录单元的需要。我们还致力于在Raspberry Pi和ECU之间建立MODBUS通信链路。这将使我们能够在分别从ECU和CAN总线获得的2个数据流之间真正同步。这允许来自两个系统的传感器之间进行传感器融合，并使我们能够为发动机控制和有源设备控制实施更稳健的算法。它还简化了数据的后处理，因为我们不必关联公共信号来获得数据集之间的时间同步。一旦实现，下一步将是使用Raspberry Pi控制仪表板，从而允许我们在Nextion仪表板上显示几乎任何汽车参数。该方法的最终实施如下所示：

结论

通过事先进行不同的模拟，我们能够做出关键的设计决策，在各种国内和国际竞争中竞争。目前，我们的团队正在进行各种项目，以改进车辆设计。要了解我们的最新进展，请随时加入我们的脸谱网和一款图片分享应用组

谢谢

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