HUBEI UNIVERSITY OF AUTOMOTIVE TECHNOLOGY
课程名称：汽车服务⼯程专业课程设计
汽车紧急制动设计题⽬：基于carsim与Simulink的汽车AEB⾃动紧急制
动联合仿真研究
班级：T1343-7 专业：汽车服务⼯程
学⽣姓名：学号：
指导教师（签字）：
起⽌⽇期：2016 年12 ⽉26 ⽇—2017 年 1 ⽉13 ⽇
⽬录
1. 设计任务及要求 (1)
2. 进度安排 (1)
3. 课程设计介绍 (1)
4.整车动⼒学建模 (3)
4.1 carSim简介 (3)
4.2基于CarSim整车建模 (6)
4.3仿真⼯况设定 (7)
4.4仿真时间设定 (8)
4.5双车整合 (9)
5.Simulink控制系统建模 (10)
6.CarSim/Simulink联合仿真 (11)
7. 仿真结果分析 (15)
1. 设计任务及要求
1）尝试从以下⽅式资料: 国内外论⽂，，⾕歌学术，国外新闻，国外整车⼚的官⽹（如沃尔沃的年度报告），国外⼀些技术论坛，国外⼀些评测机构的官⽹。写出⼀份汽车AEB国内外调研报告。
2）Carsim安装、调试与熟悉与Simulink控制器模型建⽴联合仿真。
3）完成、提交⼀份联合仿真设计报告说明书。
2. 进度安排
3. 课程设计介绍
近年来，随着国民经济的发展，交通需求⽇益增加，城市车辆保有数量急剧上升，由此引起的城市交通拥堵、交通事故频发已经成为不容忽视的社会问题。交通事故不仅危及⽣命，使国家和⼈民的财产遭受重⼤损失，⽽且还破坏道路运输的连续性，导致交通拥堵。每天全球交通事故造成 3 万多⼈丧⽣、14万⼈受伤，其中15000 ⼈终⽣致残。美国汽车协会估计，美国每年汽车事故造成的损失（以死亡、伤残、医疗和财产计）3000亿美元，令⼈想不到的是约 90%的交通事故与⼈的疏忽等有关。另外，根据世界卫⽣组织( WHO) 的
预测，道路交通伤害在全球疾病或受伤死亡原因排名中将不断上升，2030 年将成为第五⼤死亡原因。如何减少和防⽌交通事故的发⽣，已经成为改善城市交通安全状况的⼀个迫切任务。
根据沃尔沃卡车事故研究⼩组最新调查数据，90% 的卡车事故都或多或少因为驾驶失误⽽发⽣，⽐如事故车辆的驾驶员⼀时分⼼或错误判断车速。有关研究表明，因驾驶员因素引发的车辆追尾事故中，31 %的事故是由于驾驶员瞌睡或注意⼒不集中⽽对潜在危险没有作出反映引起，49 %的事故是由于驾驶员对危险的反映迟缓或采取的制动强度不够引起，20%的事故是由于驾驶员以最⼤强度制动但不够及时引起。驾驶员对前⽅危险的反映快慢程度是避免车辆碰撞的直接因素，即若能预先判断或对车辆施加制动，碰撞伤害发⽣的概率将会⼤⼤降低。汽车防撞系统的反应速度远⾼于⼈脑的最快速度，在紧急制动、减速等操作上将有其明显优势，⼤⼤缩短反应时间，有效规避伤害，是减少交通事故的最佳措施。
基于此，本课题展开了对车辆跟随防撞系统的研究，主要⼯作是在carSim和Simulink中建⽴双车预防撞系统动⼒学模型，并选⽤⼀种安全车距模型，在选取⼀种控制理论的基础上，在Simulink中搭建其防撞控制器模型，并针对车间距保持这⼀个典型交通状况进⾏虚拟实验。具体实现内容如下：
1）利⽤carSim软件分别搭建前、后车整车模型，分别设置两车的虚拟仿真⼯况、仿真时间，最后将两整车模型进⾏整合。
2）基于PID控制原理，在Matlab⾃带⼯具包Simulink中，设计双车控制器模型，并将两者连合完成整车控制系统模型的搭建。
在Carsim软件中，设置好前车、后车的输⼊、输出端⼝，将carSim整车模型发送到上⼀步建好的Simulink控制器mdl⽂件中，以完成carSim/Simulink联合仿真模型的搭
3）建⼯作，实现最终的仿真运算，并对仿真的结果进⾏分析。
4.整车动⼒学建模
4.1 carSim简介
Carsim是美国机械仿真公司（Mechanical Simulation Corporation）旗下的⼀款产品，该公司最初成⽴
于UMTRI（密歇根⼤学交通运输研究所）——⼀所在车辆建模领域有着30多年研究经验的国际知名研究机构，在此基础上，该公司Carsim软件的车辆数学模型才得以建⽴，并且模型的精度较⾼，较好地反映了实际车辆，因此受到了国际上知名汽车⼚商的推崇，并且成为⾏业⾥的标准软件。
Carsim是⾯向特性的汽车参数化建模仿真软件[12]。即结合车辆动⼒学理论与多体动⼒学理论，将整车划分为多个⼦系统，通过各个⼦系统特性参数的定义来完成整车建模仿真的⼀类软件。⽬前，Carsim软件主要⽤于汽车制动性、操纵稳定性、平顺性、经济性及动⼒性仿真⽅⾯，并且在现代汽车控制系统研究、开发领域应⽤⼴泛。4.1.1 TruckSim组成
TruckSim⼯作界⾯主要由五⼤部分组成。
图4.1主界⾯
1）车辆参数设定
CarSim是⾯向特性的汽车仿真软件，因此整车模型搭建的过程就是依据实际车型对车辆各系统进⾏参数设定的过程，各⼦系统参数设定的完成就代表整车模型搭建完成。⽽在Carsim软件中，整车模型被分为七⼤⼦系统，它们依次为车体、空⽓动⼒学、传动系、
制动系、转向系、轮胎及悬架。
图4.2车辆参数设定
2）仿真⼯况设置
仿真⼯况设置涉及到汽车⾏驶速度控制、制动模式、换挡模式、转向控制及路⾯参数设定等⽅⾯。
图4.3仿真⼯况设置
3）绘图
该模块⽤于显⽰汽车运动曲线。⼀般情下，该模块包含汽车运动的多条曲线，涵盖汽车转向、制动、车速等诸多⽅⾯。
图4.4绘图
4）模型求解
该模块⽤于汽车整车数学模型的仿真运算，需设定求解器类型、仿真步长、时间等信息。并且，通过相应的设置，该模块可与Simulink、Labview、dSPACE等其他软件进⾏接合实现联合仿真，从⽽结合多个软件的优点，更可靠、快速、⽅便地计算出结果。
图4.5模型求解
5）动画演⽰
⽤户可以通过该模块显⽰的三维动画更加形象直观地看到仿真结果，从⽽⽅便快速地检验仿真的准确性。
图4.6动画演⽰
4.2基于CarSim整车建模
由于本课题注重于控制系统的设计，并⽤于虚拟实验，因⽽对车辆参数并没有特殊要求。这⾥可以在CarSim⾃带有整车模型数据库，可以直接在整车数据库中选择相应车型即可完成整车模型的搭建。具体操作过程如下：打开CarSim软件，点击“New”，新建⼀组Dataset；分别在“Category”、“Title”⽂本框中输⼊相应的名称，如本例中可以输⼊“Example”和“Frontcar”。如图4.7：
图 4.7新建⽂本框
选择前车的车型如图4.8所⽰
图4.8选择前车车型
搭建完成后的前车结果如图4.9：
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