雙離合自動(dòng)變速器系統(tǒng)建模與代碼自動(dòng)生成的研究

陳 亮 郝洪濤 倪凡凡 嚴(yán) 冬寧夏大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院 寧夏銀川 750021

0 引言

隨著車輛操縱自動(dòng)化的快速發(fā)展，汽車自動(dòng)變速器正呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的趨勢(shì)。雙離合自動(dòng)變速器作為一種新型的自動(dòng)變速器，既保持了傳統(tǒng)變速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)，又能夠?qū)崿F(xiàn)在無(wú)動(dòng)力中斷的情況下轉(zhuǎn)換傳動(dòng)比，縮短換擋時(shí)間，有效的提高了換擋品質(zhì)，從而改善了車輛行駛的舒適性，具有廣闊的發(fā)展前景[1～2]。

1 DCT結(jié)構(gòu)及其工作原理

選擇性輸出雙離合自動(dòng)變速器采用雙中間軸式機(jī)構(gòu)，如圖1所示，其傳動(dòng)裝置由兩根帶有同步器裝置的輸入軸(C1和C2軸)、兩根平行布置的中間軸(m1和m2軸)、布置在輸出軸上的兩個(gè)平行布置的離合器、多個(gè)同步器裝置、多個(gè)換擋撥叉、一個(gè)倒擋軸以及一個(gè)差速器組成。兩根輸入軸分別為一根空心軸和一根實(shí)心軸，空心軸空套在實(shí)心軸上，一端分別與離合器C1和C2相連接，使用選擇性輸出的方式將變速器奇、偶數(shù)擋輸出齒輪分別布置在兩根中間軸上，其中奇數(shù)擋位與離合器C1相連，偶數(shù)擋位與離合器C2相連，通過雙離合器的交替接合以及切換不同的同步器狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)動(dòng)力間斷換擋，經(jīng)由不同輸出軸實(shí)現(xiàn)扭矩變換和輸出。

車輛在空擋時(shí)，所有同步器處在中位，兩個(gè)離合器的從動(dòng)部分和主動(dòng)部分均是分離的。當(dāng)車輛起步時(shí)，以1擋升2擋為例，這時(shí)1擋同步器和1擋齒輪嚙合，1擋傳遞的扭矩大于車輛的行駛阻力，車輛開始起步。當(dāng)車速繼續(xù)增加，到達(dá)了升擋點(diǎn)時(shí)，2擋同步器和2擋齒輪嚙合，同時(shí)變速箱控制單元(Transmission Control Unit，簡(jiǎn)稱：TCU)控制離合器C2的油壓P2開始增大，使得離合器C2開始慢慢接合，同時(shí)離合器C1的油壓P1開始減小，離合器C1逐漸分離，當(dāng)離合器C2完全接合、離合器C1完全分離時(shí)，整個(gè)換擋過程結(jié)束，保證了換擋過程中發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩被連續(xù)傳遞到車輪，其余升、降擋換擋過程與此類似[3]。此外，DCT在正常運(yùn)行過程中，總有兩個(gè)擋位幾乎是同時(shí)掛入的，其中一個(gè)為工作擋位，另一個(gè)為預(yù)掛擋位。變速箱控制單元根據(jù)車輛的運(yùn)行狀態(tài)確定預(yù)掛擋位，即判斷下一預(yù)掛擋位為當(dāng)前擋位的高一擋位還是低一擋位。

圖1 DCT結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

2 汽車動(dòng)力學(xué)建模

雙離合自動(dòng)變速器系統(tǒng)研究的第一步是根據(jù)具體的被控對(duì)象建立控制算法模型。本文的控制系統(tǒng)需要首先建立車輛動(dòng)力學(xué)模型。本文采用前向建模的方法對(duì)整車動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行建模，具體的控制框圖詳見圖2，所建立模型包括：發(fā)動(dòng)機(jī)模型、自動(dòng)變速器模型、換擋控制模型及車輛動(dòng)力學(xué)模型等。

圖2 DCT系統(tǒng)控制原理圖

2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)模型

發(fā)動(dòng)機(jī)模型的建立是研究車輛傳動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，作為整車傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力源，發(fā)動(dòng)機(jī)不斷地向其他組件輸出轉(zhuǎn)矩，因此建立恰當(dāng)?shù)陌l(fā)動(dòng)機(jī)模型對(duì)汽車系統(tǒng)的研究有著重要意義。本文選擇以節(jié)氣門開度和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速兩參數(shù)值作為該系統(tǒng)模型的輸入值，以轉(zhuǎn)矩和角速度作為輸出值。選擇在有載動(dòng)態(tài)工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)輸出扭矩與穩(wěn)態(tài)輸出扭矩的關(guān)系可以近似的表示為：

(1)

(2)

式中：n為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；ωe為發(fā)動(dòng)機(jī)角速度；γ為扭矩下降系數(shù)(取0.07～0.09)；Te為發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)輸出扭矩；Ted為發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)輸出扭矩。

根據(jù)上式(1)和(2)，在Matlab/Simulink軟件模塊下建立發(fā)動(dòng)機(jī)有載動(dòng)態(tài)仿真模型，如圖3所示：

圖3 發(fā)動(dòng)機(jī)模型

從圖中可以看出，此仿真模型以發(fā)動(dòng)機(jī)的二維特性表為核心，并將實(shí)驗(yàn)所得的相關(guān)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到特性表中，通過輸入相應(yīng)的節(jié)氣門開度和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值，利用圖表插值的方法得到發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩值。另外，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速值也是通過反饋信號(hào)的形式作為發(fā)動(dòng)機(jī)特性表的輸入信號(hào)。

2.2 雙離合變速器模型

雙離合變速器換擋過程的核心問題就是兩個(gè)離合器工作狀態(tài)的相互交替，該過程的動(dòng)態(tài)仿真涉及到離合器動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩傳遞特性和離合器工作狀態(tài)的切換兩個(gè)關(guān)鍵問題。然而，汽車的行駛工況相對(duì)復(fù)雜，換擋過程中影響因素較多且行駛環(huán)境很難預(yù)測(cè)，為了研究方便，對(duì)涉及的雙離合變速器這一復(fù)雜連續(xù)的多質(zhì)量、多自由度系統(tǒng)作如下簡(jiǎn)化：1)假設(shè)傳動(dòng)系統(tǒng)是由無(wú)慣性的彈性環(huán)節(jié)和無(wú)彈性的慣性環(huán)節(jié)構(gòu)成；2)忽略由同步器移動(dòng)和離合器接合分離引起的軸的橫向移動(dòng)；3)不考慮齒輪嚙合彈性、軸承與軸承座的彈性、系統(tǒng)的阻尼和間隙，簡(jiǎn)化后雙離合變速器可視為一個(gè)離散系統(tǒng)。

其中，雙離合變速器傳遞轉(zhuǎn)矩的大小取決于離合器壓力、離合器結(jié)構(gòu)尺寸和摩擦特性；在車輛換擋過程中，一般把DCT換擋過程按兩個(gè)離合器的工作狀態(tài)分為5個(gè)階段[4]：低擋傳動(dòng)階段-低擋轉(zhuǎn)矩階段-慣性階段-高擋轉(zhuǎn)矩階段-高擋傳動(dòng)階段；其對(duì)應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型可分別描述為：

(1)低擋傳動(dòng)階段：離合器C1完全接合，離合器C2無(wú)油壓。

(3)

(2)低擋轉(zhuǎn)矩階段：C1完全接合，C2處于滑摩狀態(tài)；

(4)

(3)慣性階段：C1處于滑摩狀態(tài)，C2處于滑摩狀態(tài)；

(5)

(4)高擋轉(zhuǎn)矩階段：C1處于滑摩狀態(tài)，C2完全接合狀態(tài)；

(6)

(5)高擋傳動(dòng)階段：C1無(wú)油壓，C2完全接合狀態(tài)

(7)

其中，離合器從動(dòng)盤轉(zhuǎn)速與變速器輸出轉(zhuǎn)速之的關(guān)系為：

(8)

符號(hào)函數(shù)為：

(9)

轉(zhuǎn)速差：Δω=ωe-ωc

(10)

上式中：Tc3為發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩；Ie為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；Tc1、Tc2分別為離合器C1和C2輸出轉(zhuǎn)矩；Ic1、Ic2分別為離合器C1和C2從動(dòng)盤慣量；ωc1、ωc2分別為離合器C1和C2從動(dòng)盤轉(zhuǎn)速；ic1g、ic2g分別為奇、偶數(shù)軸對(duì)應(yīng)擋位傳動(dòng)比；i0為主減傳動(dòng)比；Tout為變速器輸出扭矩；ud為離合器動(dòng)摩擦系數(shù)；A為離合器活塞作用面積；P1、P2分別為離合器C1和C2的油壓；Z為離合器摩擦面數(shù)；r11、r12、r21、r22分別為離合器C1和C2摩擦片的內(nèi)外徑；ωo為變速器輸出轉(zhuǎn)速；sign為符號(hào)函數(shù)；Δω為離合器主從盤轉(zhuǎn)速差。根據(jù)上述五個(gè)階段所列數(shù)學(xué)表達(dá)式和給定的雙離合變速器各擋位的傳動(dòng)比，如表1所示，經(jīng)整理得出的雙離合變速器系統(tǒng)模型如下圖4所示。

表1 變速器各擋傳動(dòng)比的參數(shù)表

圖4 變速器系統(tǒng)仿真模型

2.3 換擋控制邏輯模型

Matlab/Simulink模塊中有很多圖形化的參數(shù)用于表示邏輯控制和邏輯關(guān)系，那么就需要一種軟件作為工具來(lái)對(duì)這種關(guān)系進(jìn)行識(shí)別；其中的Stateflow就能很好的解決這個(gè)問題，它既能識(shí)別圖形化的邏輯控制關(guān)系，又能和Simulink仿真實(shí)現(xiàn)完全兼容。本文在Simulink仿真軟件的基礎(chǔ)上，采用Stateflow來(lái)簡(jiǎn)潔的描述換擋模型的邏輯控制和邏輯關(guān)系。

換擋邏輯控制模塊用于控制車輛在何時(shí)進(jìn)行換擋。它提前存儲(chǔ)了車輛的換擋規(guī)律，以當(dāng)前車速、升/降擋點(diǎn)的車速為輸入信號(hào)，并不停的與車輛當(dāng)前的狀態(tài)進(jìn)行比較，當(dāng)車輛的狀態(tài)符合它既有的換擋規(guī)律中達(dá)到的換擋條件時(shí)，車輛的換擋規(guī)律模型就被激活，車輛根據(jù)換擋規(guī)律進(jìn)行換擋；同時(shí)，根據(jù)當(dāng)前的擋位狀態(tài)和車速，預(yù)測(cè)出下一擋位狀態(tài)，以確保換擋的準(zhǔn)確性。本文中換擋邏輯模塊采用Stateflow[5]建立了圖5為換擋規(guī)律存儲(chǔ)模塊和換擋邏輯控制模塊的Simulink模型，圖6為換擋邏輯控制的Stateflow圖，并設(shè)置了換擋的邏輯判斷原理，能夠讓各相鄰擋位互相轉(zhuǎn)換，圖7為簡(jiǎn)單的換擋控制流程圖，用來(lái)說(shuō)明車輛的具體換擋控制過程，以當(dāng)前擋位n擋為例進(jìn)行自動(dòng)換擋策略流程分析，當(dāng)前汽車正在以n擋行駛，當(dāng)駕駛員意圖發(fā)生變化導(dǎo)致車速和節(jié)氣門開度發(fā)生變化時(shí)，如駕駛員踩油門加速，則當(dāng)前條件滿足n擋預(yù)掛n+1擋時(shí)，n+1擋同步器與n+1擋齒輪嚙合，即預(yù)掛n +1擋，若駕駛員繼續(xù)踩下加速油門踏板，則進(jìn)行離合器的切換，完成n+1擋行駛，n擋降n-1擋的原理與之相同。

圖5 換擋邏輯控制

圖6 換擋邏輯控制的Stateflow

2.4 整車動(dòng)力學(xué)模型

本文從建模角度出發(fā)，考慮汽車整車主要?jiǎng)恿W(xué)模型，對(duì)整車模型做了相應(yīng)的簡(jiǎn)化：1)在無(wú)風(fēng)狀態(tài)下行駛，不考慮風(fēng)速產(chǎn)生的行駛阻力；2)忽略汽車行駛過程中的任何方向的擺動(dòng)；3)選擇汽車行駛路面為平整路面，不考慮坡度的影響。

汽車行駛時(shí)需要克服的阻力主要有以下幾部分：

Ft=∑F=F+FW+Fi+Fj

(11)

2.4.1 滾動(dòng)阻力

車輛在行駛時(shí)，輪胎與路面的接觸會(huì)產(chǎn)生切向、法向的相互作用力和相應(yīng)輪胎與路面的變形；其中法向作用力主要是重力的作用，而切向作用力會(huì)阻礙車輪向前運(yùn)動(dòng)形成一種阻力。由于具有相互作用力，輪胎和路面都會(huì)發(fā)生變形，但一般情況下，輪胎和路面相比，路面的變形可以忽略不計(jì)，主要是輪胎的變形，變形時(shí)輪胎內(nèi)部也會(huì)有相互摩擦，會(huì)消耗部分功[6]，這種由于輪胎的摩擦遲滯損失就相當(dāng)于阻力偶，于是就產(chǎn)生了滾動(dòng)阻力：

Ff=mgf·cosα

(12)

2.4.2 空氣阻力

車輛在行駛的過程中，由于空氣的壓力作用會(huì)產(chǎn)生一個(gè)阻礙車輛前進(jìn)的力，所以稱之為空氣阻力。它主要來(lái)自于空氣作用在汽車外表面上的壓力的法向分力和摩擦阻力，應(yīng)為：

(13)

2.4.3 坡度阻力

汽車在上下時(shí)，汽車重力沿著坡道會(huì)產(chǎn)生一個(gè)分力，這個(gè)力就稱為汽車的坡道阻力，應(yīng)為：

Fi=mgsinα

(14)

2.4.4 加速阻力

汽車加速行駛過程中會(huì)產(chǎn)生慣性力，行駛過程中需要克服自身加速慣性力，即產(chǎn)生了加速阻力。應(yīng)為：

(15)

綜上分析可得轉(zhuǎn)矩與各參數(shù)之間的關(guān)系可以表示為：

(16)

又變速器輸入與輸出扭矩的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：

Tout=igi0Ted

(17)

因此，聯(lián)立(16)和(17)式可得汽車動(dòng)力學(xué)表達(dá)式為：

(18)

上述式中：m為整車質(zhì)量；f為滾動(dòng)阻力系數(shù)；α為路面坡度(取α=0)；CD為空氣阻力系數(shù)；A為迎風(fēng)面積；ρ為空氣密度；v為汽車行駛的速度；δ為汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)(取δ=1.3)；ηT為傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械效率；ig為變速器某一擋位傳動(dòng)比；i0為主減傳動(dòng)比；r為汽車車輪半徑。

根據(jù)上述所得的汽車動(dòng)力學(xué)方程表達(dá)式，利用Simulink模塊建立汽車運(yùn)動(dòng)學(xué)模型如圖8所示：

2.5 系統(tǒng)仿真模型

如圖9所示，將以上建立的各個(gè)模型按照邏輯關(guān)系進(jìn)行整理，并且對(duì)比較復(fù)雜的模型進(jìn)行封裝后，建立起包含該雙離合器自動(dòng)變速器的整車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)仿真模型，并命名為“Newmodel.mdl”。

3 自動(dòng)生成代碼

3.1 RTW自動(dòng)程序創(chuàng)建過程簡(jiǎn)介

實(shí)時(shí)工作空間(Real-Time Workshop，簡(jiǎn)稱：RTW)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制是一個(gè)復(fù)雜的過程，它不僅提供了一個(gè)實(shí)時(shí)的開發(fā)環(huán)境，還提供目標(biāo)語(yǔ)言編譯器(Target Language Compiler，簡(jiǎn)稱：TLC)來(lái)擴(kuò)充自己的功能，通過使用TLC，可以修改和優(yōu)化RTW生成的C程序。RTW自動(dòng)程序創(chuàng)建過程能在不同主機(jī)環(huán)境下生成實(shí)時(shí)應(yīng)用程序，創(chuàng)建過程使用高級(jí)語(yǔ)言編譯器中的聯(lián)編實(shí)時(shí)程序來(lái)控制所生成的源代碼的編譯和鏈接[7～8]。同時(shí)它還使用一個(gè)高級(jí)的M文件命令控制程序的創(chuàng)建過程，默認(rèn)命令是make_rtw。如圖10所示，代碼創(chuàng)建過程大致包括[9]：

圖8 汽車動(dòng)力學(xué)模型

圖9 整車系統(tǒng)模型

圖10 RTW代碼自動(dòng)創(chuàng)建過程

(1)分析Simulink模型并對(duì)模型的描述文件進(jìn)行編譯；本階段，RTW先通過讀取模型文件(model.mdl)并對(duì)其進(jìn)行編譯，形成模型的中間描述文件(model.rtw)。

(2)由目標(biāo)語(yǔ)言編譯器TLC從模型中生成代碼；本階段，目標(biāo)語(yǔ)言編譯器將中間描述文件轉(zhuǎn)換為目標(biāo)指定代碼。

(3)程序聯(lián)編文件(makefile)的生成；本階段主要是生成自定義聯(lián)編文件，即model.mk文件，目的在于指導(dǎo)聯(lián)編程序如何對(duì)從模型中生成的源代碼或主程序，或如何對(duì)用戶提供的模塊進(jìn)行編譯。

(4)在自定義程序創(chuàng)建文件的控制下，由聯(lián)編實(shí)用程序生成可執(zhí)行程序。本階段中，用戶可以選擇定制目標(biāo)系統(tǒng)類型來(lái)生成源代碼，然后使用特定的開發(fā)環(huán)境對(duì)代碼進(jìn)行交叉編譯并完成將其下載到目標(biāo)硬件中。

3.2 生成實(shí)時(shí)代碼

仿真及代碼自動(dòng)生成過程包括確定仿真輸入輸出信號(hào)、設(shè)置仿真參數(shù)，最后進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真和目標(biāo)代碼轉(zhuǎn)換。本文以整車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)模型“Newmodel.mdl”為例，將該模型通過RTW自動(dòng)生成C代碼。

3.2.1 參數(shù)設(shè)置

在將仿真模型利用RTW生成C代碼時(shí)之前，首先進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置；包括對(duì)仿真的時(shí)間范圍進(jìn)行設(shè)定,仿真時(shí)間包括起始和停止時(shí)間、仿真步長(zhǎng)和選擇合適的仿真解法。具體的設(shè)置過程如下：打開如圖11所示參數(shù)對(duì)話框，在Solve界面設(shè)置仿真時(shí)間為10s，設(shè)置Solve option區(qū)域中的Type為Fixed-step，設(shè)置Solve為ode8(Dormand-Prince)求解器，設(shè)置Fixed Step Size為0.01，其它參數(shù)均選擇默認(rèn)值。

圖11 Solve界面中的參數(shù)設(shè)置

選擇了仿真步長(zhǎng)和合適的仿真解法后，還應(yīng)選擇目標(biāo)代碼類型，在圖12所示的對(duì)話框中，單擊System target file欄對(duì)應(yīng)的Browse按鈕，出現(xiàn)如圖3所示的對(duì)話框，則可以從中選擇所期望轉(zhuǎn)換后生成的目標(biāo)代碼類型，這里選擇Visual C/C++Solution file for simulink code，并選中tout和yout前的復(fù)選框。

圖12 實(shí)時(shí)工具目標(biāo)選擇對(duì)話框

3.2.2 生成C代碼

打開名為“Newmodel.mdl”模型的系統(tǒng)參數(shù)對(duì)話框，啟動(dòng)如圖13所示的界面，選擇System target file為grt_tlc，并選中Create code generation report和Open report automatically復(fù)選框，指定模板文件，其余類似的設(shè)置這里不再贅述；設(shè)置好編譯環(huán)境后，單擊Ctrl+B或Build按鈕，即可生成C代碼。其中的Ctrl+B或Build命令用于調(diào)用目標(biāo)文件grt_tlc，使用指定的模板文件來(lái)生成聯(lián)編文件(makeflie)，然后RTW會(huì)利用這個(gè)聯(lián)編文件來(lái)建立程序，最后真正地實(shí)現(xiàn)由模型轉(zhuǎn)換成可執(zhí)行代碼如圖14所示；同樣地，RTW在代碼生成和程序創(chuàng)建過程中產(chǎn)生的主要文件有：Newmodel.c:模型單機(jī)源代碼；Newmodel.h:含有狀態(tài)變量和參數(shù)的包含頭文件；Newmodel_date.c:是對(duì)模型中所用到的參數(shù)進(jìn)行賦值的C代碼；Newmodel.mk:是創(chuàng)建可執(zhí)行程序的連編文件；Newmodel.exe:是生成的實(shí)時(shí)可執(zhí)行代碼；Newmodel.mat:是用于保存系統(tǒng)狀態(tài)、輸出和時(shí)間等數(shù)據(jù)的文件；在這些文件中，每個(gè)文件都執(zhí)行了一定的功能。

圖13 RTW界面中的參數(shù)設(shè)置

圖14 從模型到自動(dòng)生成的C代碼

4 仿真結(jié)果分析

4.1 系統(tǒng)模型仿真

汽車系統(tǒng)Simulink仿真模型建立完畢后，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了DCT整車系統(tǒng)離線仿真，本文選取發(fā)動(dòng)機(jī)的油門開度參數(shù)值為0.5，運(yùn)行“Newmodel.mdl”模型，分別得到了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、汽車車速、當(dāng)前擋位的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如圖15所示，其仿真結(jié)果與理論分析基本一致。

圖15 Simulink模型的仿真結(jié)果

通過對(duì)整車動(dòng)力系統(tǒng)模型的離線仿真，還證明了所建模型能正確反映當(dāng)擋位發(fā)生變化時(shí)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩和速度等參數(shù)的變化，能夠?qū)崿F(xiàn)擋位預(yù)測(cè)和自動(dòng)換擋等功能。

4.2 代碼驗(yàn)證

完成由模型到C代碼的自動(dòng)轉(zhuǎn)換后，選擇以發(fā)動(dòng)機(jī)油門開度參數(shù)0.5為輸入信號(hào)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、擋位和車速為輸出信號(hào)，運(yùn)行在由Simulink的RTW生成的Newmodel.mk文件，并采用相應(yīng)程序來(lái)讀取Newmodel.mat文件，確保Newmodel.mat文件中包含數(shù)據(jù)變量被保存Matlab工作空間中，最后根據(jù)所設(shè)置的變量輸入程序指令得到了如圖16所示的結(jié)果；

圖16 可執(zhí)行C代碼的仿真結(jié)果

4.3 結(jié)果對(duì)比

完成從模型到代碼的自動(dòng)轉(zhuǎn)換后，將生成的可執(zhí)行C代碼與Simulink模型進(jìn)行性能比較，選擇以發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和汽車車速信號(hào)為例，將代碼的計(jì)算結(jié)果與模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，如圖17所示，由輸出結(jié)果可知，Simulink模型結(jié)果與實(shí)時(shí)程序代碼計(jì)算結(jié)果完全一致。

圖17 仿真結(jié)果對(duì)比

為了進(jìn)一步驗(yàn)證二者結(jié)果是否一致，允許在Matlab命令窗口中輸入以下代碼：

輸入： >> max(abs(ESpeed - rt_Espeed));

max(abs(Vspeed - rt_Vspeed));

輸出誤差值：ans= 1.0e-12 *

0 0.2274

ans= 1.0e-14 *

0 0.1776

從以上結(jié)果可以看出；這兩種方法所得的計(jì)算結(jié)果誤差很小，數(shù)量級(jí)基本在13～15左右，誤差分析結(jié)果如圖18所示，橫坐標(biāo)表示采樣矩陣為一維矩陣，縱坐標(biāo)表示兩種結(jié)果的誤差值，由上述方法可進(jìn)一步證明模型仿真結(jié)果和C代碼仿真結(jié)果是完全一致的。

圖18 誤差分析

圖19 ControlDesk快速原型仿真結(jié)果

為了更進(jìn)一步檢驗(yàn)仿真結(jié)果的一致性，這里選擇以dSPACE實(shí)時(shí)系統(tǒng)為平臺(tái)，處理器板硬件為DS1202，編譯器為DSP C Compile，dSPACE車用硬件為MicroLabBox，系統(tǒng)目標(biāo)文件選擇rti1202.tlc，其他的設(shè)置步驟同上，利用RTW及dSPACE提供的RTI進(jìn)行模型的編譯，從而實(shí)現(xiàn)由模型到C代碼再到可執(zhí)行代碼的轉(zhuǎn)變。將C代碼進(jìn)而生成硬件可識(shí)別的可執(zhí)行代碼，過程中產(chǎn)生多個(gè)文件，其中的“Model. sdf”為最終編譯結(jié)果文件，也是需要下載到硬件中的文件，利用ControlDesk軟件建立快速原型測(cè)試界面，并下載已經(jīng)生成的可執(zhí)行代碼到dSPACE硬件，用于快速原型仿真試驗(yàn)和驗(yàn)證，仿真結(jié)果如圖19所示，經(jīng)分析，模型仿真結(jié)果和可執(zhí)

行代碼仿真結(jié)果完全一致。

最后，經(jīng)由以上三種方法的仿真分析與比較，證明了汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)模型建立的合理性和RTW生成代碼的正確性。并且由模型轉(zhuǎn)換成C代碼的過程中沒有進(jìn)行代碼的編輯，從而減輕了用戶編寫代碼的工作量。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)、雙離合變速器及整車各部件之間的結(jié)構(gòu)原理和數(shù)學(xué)關(guān)系，以Matlab/Simulink軟件為仿真平臺(tái)，建立了整車傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上又進(jìn)行模型實(shí)時(shí)仿真分析，研究其控制策略，并通過對(duì)此系統(tǒng)的仿真結(jié)果分析，證明了該模型能夠比較準(zhǔn)確地模擬換擋過程中的動(dòng)態(tài)特性，仿真結(jié)果驗(yàn)證了所建立數(shù)學(xué)模型的合理性和可行性；同時(shí)也提高了DCT動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的效率。此外，利用Matlab所提供的RTW、dSPACE提供的RTI和目標(biāo)語(yǔ)言編譯器等工具實(shí)現(xiàn)了Simulink模型到目標(biāo)代碼的直接轉(zhuǎn)換，并進(jìn)行代碼仿真結(jié)果的驗(yàn)證和快速控制原型試驗(yàn)驗(yàn)證。最后將三者的仿真結(jié)果作了比較，結(jié)果表明該方法是正確可行的。這樣不僅縮短了開發(fā)周期，降低了編程的強(qiáng)度和難度，而且也為后續(xù)的DCT換的規(guī)律與控制策略的研究提供了方法和理論基礎(chǔ)，對(duì)整個(gè)DCT項(xiàng)目的進(jìn)行起到十分重要的作用。

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