CarSim软件介绍-无人驾驶车辆模型预测控制

CarSim是专门针对车辆动力学的仿真软件，能够仿真车辆对驾驶员、路面及空气动力学输入的响应，可以用来预测和仿真汽车整车的操纵稳定性、动力性、制动性、平顺性和燃油经济性等，也可以应用于现代汽车控制系统的开发。CarSim可以方便灵活地定义实验环境和实验过程，详细地定义整车各系统的特性参数和特性文件。CarSim软件的主要功能如下。

(1)提供多种车型的建模数据库和友好的图形用户界面，可快速方便实现建模仿真，能够实现用户自定义变量的仿真结果输出。

(2)适用于轿车、轻型货车、轻型多用途运输车及SUV等车型的建模仿真。

(3)包括图形化数据管理界面、车辆模型求解器、绘图工具、三维动画回放工具、功率谱分析模块，可以图形曲线及三维动画形式观察仿真结果。

(4)软件可以实时的速度运行，并可以通过CarSim RT进行硬件在环(HIL)仿真。

(5)可以通过软件如MATLAB、Excel等进行绘图和分析。

(6)先进的事件处理技术，具备多种仿真工况的批运行功能。

CarSim主要包含三大功能模块：①车辆参数及仿真工况设置；②数学模型求解；③运算结果与后处理。各功能模块在CarSim主界面的布局如图2.14所示。侧边栏则显示了各个模块之间的链接关系，可以直接双击相应的项目进行修改。

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图2.14　CarSim主界面与主要功能布局

1.车辆参数及仿真工况设置

该功能模块主要包括车辆参数设定与仿真工况设置两部分。其中车辆参数设定可以从已有的整车模型数据库中选择合适的车型，并在此基础上对动力传动系统、悬架系统、轮胎模型等进行设置。仿真工况设置主要是对车辆行驶环境及相关因素进行设置，包括路面信息、风阻等外部环境信息。

2.数学模型求解

该功能模块是整个软件求解运算的内核，可以设置求解器类型、仿真步长和仿真时间等信息，也可以设计仿真测试的初始状态。同时，该模块也是与其他所有外部环境的接口，包括Simulink、Labview和dSPACE等。

3.运算结果与后处理

该功能模块包括仿真结果的3D动画显示和数据绘图两部分。用户可以通过仿真动画窗口直观地观察汽车动力学响应，还可以在数据绘图部分绘制指定参数的变化曲线进行定量分析。