پایان نامه کاربرد نرم افزار MATLAB در خودرو، مهندسی مکانیک
عنوان: پایان نامه کاربرد نرم افزار MATLAB در خودرو، مهندسی مکانیک
رشته: پروژه پایانی دوره کارشناسی،مهندسی مکانیک گرایش حرارت و سیالات
فرمت فایل: WORD (قابل ویرایش)
تعداد صفحه:۱۴۵
پیش گفتار
این کتاب شامل ۹ مثال از فعالیت‌هایی است که در مهندسی خودرو انجام می‌شود. این کتاب نشان می‌دهد که چگونه شبیه سازی و مدل‌سازی با برنامه MATLAB (سیمولنیک و Statetlow) طراحی سیستمهای کنترلی خودرو را آسان می‌گرداند. در هر مثال موقعیت فیزیکی سیستم تشریح شده و معادلات فیزیکی حاکم بر آن سیستم ارائه می‌شود. در مثال‌ها نشان داده می‌شود که چگونه از معادلات فیزیکی به جعبه‌های دیاگرام‌های شبیه‌سازی دست پیدا کنیم. هر کدام از مدل‌ها کامل شده هستند، و مدل‌ها را فعال می‌کنیم، نتایج را بررسی کرده و در نهایت نمودارهای لازم را برای یادگیری ارائه می‌کنیم.
فهرست
مقدمه
شرح مثال ها
مدل موتور
Open loop
Close loop.
مدل سیستم ضد قفل ترمز (ABS)
مدل کلاچ
مدل سیستم تعلیق۶
مدل سیستم هیدرولیک
پمپ و عملگر.
مدل چهار سیلندر
مدل دو سیلندر با بار محدود
مدل سیستم کنترل سوخت
مدل کنترل گیربکس اتوماتیک.
مدل سیستم کنترل خود تنظیم الکتروهیدرولیک
مدل اصطکاک لغزش- چسبندگی
مقدمه
مهندسین خودرو، شبیه‌سازی را به عنوان یک ابزار واجب یافتند، که بسیار موثر و با ارزش بود و باعث پیشرفته شدن سیستمهای کنترلی شد.
سیمولینک همچون یک ابزار طراحی استاندارد می باشدکه مزیت آن، قابل انعطاف بود آن ، دقت آن و ظرفیتهای شبیه‌سازی آن می‌باشد.یکی از نتایج طراحی باز سیستم‌ها در سیمولینک این است که سیمولنیک به مهندسین اجازه می‌دهد که یک منبعی از جعبه‌های انتخابی را درست کنند ، که هر کدام از این جعبه‌ها میتوانند برای یکدیگر استفاده شوند.
بوسیله مشترک کردن یک سری از منابع و ابزارها، مهندسین میتوانند در گروههای کاری جدا از هم با یکدیگر فعالیت کرده و یک سیستم مهندسی کاملا درست را بوجود آورند. به علاوه برای گرفتن یک کارکرد موثر بوسیله سیمولینک، در پروژه طراحی، می‌توان از Stateflow استفاده کرد، که این سیستم یک ابزار فعل و انفعالی می‌باشد، که قادر است مدل و شبیه‌سازی را به صورت یک مجموعه کاملا واکنشی در آورد.
stateflow به مهندس اجازه می‌دهد تا مجموعه های خشک و غیر قابل همخوانی با سیمولنیک را به صورت یک سیستم پیوسته در یک مجموعه گرافیکی بوجود آورد و قوانین منطقی نیز در مدل حاکم باشد.
این کتاب با ارائه نه مثل از سیستمهای مورد استفاده در خودرو، قدرت سیمولنیک و stateflow را در شتاب دادن و آسان کردن پروسه طراحی، نشان می‌دهد.
شرح مثال‌ها
مثال های ذکر شده در این کتاب شامل طراحی‌های سیستمهای کاربردی در صنعت خودرو می‌باشد. ما اطلاعات مختلفی از مدل را ارائه می‌کنیم که شامل :
معادلات ، جعبه‌ها و نتایج شبیه‌سازی است. مطالب ارائه شده برای کسی که در زمینه سیمولنیک اطلاعی ندارد و همچنین برای کسی که در این زمینه فعالیت می‌کند، موثر است.
هدف ما در مدل‌ها، نزدیک شدن به گسترش مدل و حل مساله ها و مشکلات آن و نشان دادن کاربرد سیمولنیک وstateflow در طراحی‌هایی که امروزه بسیار متداول هستند، می باشد. سیستم‌ها و مدل هایی که در این کتاب توضیح داده شده‌اند، با ذکر نام فایل آنها عبارتند از :
مدل های شبیه سازی شده در سیمولینک
* مدل موتور
Open loop (engine.mdl)
Close loop (enginewc.mdl)
* سیستم ضد قفل ترمز (absbrake.mdl)
* مدل کلاچ صفحه‌ای (clutch.mdl)
* سیستم تعلیق (suspn.mdl)
* سیستمهای هیدورلیک (hydcyl.mdl)
مدل‌های شبیه سازی شده با استفاده از stateflow
* سیستم کنترل سوخت (fuelsys.mdl)
* کنترل گیربکس اتومات (sf_car.mdl)
* سیستم کنترل خود تنظیم الکتروهیدرولیک (sf_electrohydraulic.mdl)
* مدل اصطکاک چسبنده- لغزشی (sf_stickslip.mdl)
مدل کردن سیستم‌ها در سیمولینک
مدل موتور
مثال حاضر یک موتور چهار سیلندر احتراق جرقه‌ای و همچنین قابلیت و ظرفیتهای سیمولنیک را در مدل کردن یک موتور احتراق داخلی از دریچه گاز تا خروجی میل‌لنگ را نشان می‌دهد. ما در این جا از روابط فیزیکی خوش تعریفی استفاده می‌کنیم که با نتایج تجربی تناسب دارد و این روابط رفتارهای دینامیکی را بدون وارد شدن به پیچیدگی‌های غیر لازم، شرح می‌دهد.
بازنگری
این مثال، در مورد ساخت مدل‌های موتور، با تاکید بر تکنیکهای مهم مدل سازی سیمولنیک را شرح می‌دهد.
مدل پایه از ظرفیتهای بالا آورده شده سیمولنیک استفاده می‌کند تا رخدادها را به موقع انجام شده و نتیجتا مدل شبیه سازی شده به مدل واقعی بسیار نزدیک می‌شود.در این شبیه‌سازی زیرسیستم ها، انتقال مخلوط سوخت هوا را از منیفولد ورودی تا سیلندها را بوسیله پیشامدهای سوپاپ، جدا می‌کنند. این مورد از پروسه‌های به هم پیوسته‌ای از جریان ورودی، گشتاور تولیدی، و شتابگیری، با هم تشکیل شده است.
مدل دوم نیز یک زیرسیستم را اضافه می کند که کنترل سرعت موتور closeloop را از طریق یک عملگر دریچه‌ای فراهم می‌کند.
این مدل‌ها میتوانند برای انواع شبیه سازی موتور استفاده بشوند، یا میتوانند برای یک سیستم بزرگ‌تر مانند خودرو یا یک خط انتقال قدرت برای توسعه یک سیستم کنترل استفاده شوند.
شرح مدل Open-loop
این مدل، بر اساس نتایج بدست آمده از کراسلی و کوک (۱۹۹۱) ، که موتور چهار سیلندر احتراق جرقه‌ای داخلی را شرح می‌دهند، پایه گذاری شده است.
کار کوک و کراسلی نشان می‌دهد که یک شبیه‌سازی بر اساس این مدل، با نتایج بدست آمده از دینامومتر، معتبر می‌باشد.
قسمت‌های فوق، پارامترهای مدل موتور را که توسط کوک و کراسلی معرفی شده اند را آنالیز می‌کنند.
– دریچه گاز
– منیفولد ورودی
– سرعت جریان جرم
– مرحله تراکم
-شتابگیری و گشتاور تولیدی
تذکر:
فاکتور اول مهم شبیه سازی، ساختار دریچه گاز است. در اینجا، کنترل ورودی، زاویه صفحه دریچه گاز است. این میزان در هر کدام از مدل‌ها نشان‌دهنده هوای ورودی به منیفولد است، که این میزان از دو تابع می‌تواند بدست آید. اولین تابع که تجربی است و فقط تابعی از زاویه دریچه گاز است، و دیگری یک تابع از فشارهای منیفولد و اتمسفر می‌باشد. در مواقعی که فشار منیفولد پائینتر است( مکش بیشتر است)، نرخ جریان هوا بدنه دریچه گاز صدادار است ( سونیک) و در این زمان سرعت جریان، فقط تابعی از زاویه دریچه گاز است.
این مدل، این رفتار فشار پایین را محسوب کرده و با یک تغییر موقعیت، معادلات ۱٫۱ را به اجراء می‌گذارد.
رفتار غیر خطی در بسیاری از سیستم ها وجود دارد، که باعث دشوار شدن کنترل دقیق موقعیت مکان می‌شود.
دیدگاه ها