عنوان:  پایان نامه کاربرد نرم افزار MATLAB در خودرو، مهندسي مکانیک

رشته:  پروژه پایانی دوره کارشناسی‌،مهندسی مکانيک گرايش حرارت و سيالات

فرمت فایل: WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحه:145

پيش گفتار
اين كتاب شامل 9 مثال از فعاليت‌هايي است كه در مهندسي خودرو انجام مي‌شود. اين كتاب نشان مي‌دهد كه چگونه شبيه سازي و مدل‌سازي با برنامه MATLAB (سيمولنيك و Statetlow) طراحي سيستمهاي كنترلي خودرو را آسان مي‌گرداند. در هر مثال موقعيت فيزيكي سيستم تشريح شده و معادلات فيزيكي حاكم بر آن سيستم ارائه مي‌شود. در مثال‌ها نشان داده مي‌شود كه چگونه از معادلات فيزيكي به جعبه‌هاي دياگرام‌هاي شبيه‌سازي دست پيدا كنيم. هر كدام از مدل‌ها كامل شده هستند، و مدل‌ها را فعال مي‌كنيم، نتايج را بررسي كرده و در نهايت نمودارهاي لازم را براي يادگيري ارائه مي‌كنيم.

فهرست

مقدمه
شرح مثال ها
مدل موتور
Open loop
Close loop.
مدل سیستم ضد قفل ترمز (ABS)
مدل کلاچ
مدل سیستم تعلیق6
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

مهندسين خودرو، شبيه‌سازي را به عنوان يك ابزار واجب يافتند، كه بسيار موثر و با ارزش بود  و باعث پيشرفته شدن سيستم‌هاي كنترلي شد.
سیمولینک همچون يك ابزار طراحي استاندارد می باشدکه مزيت آن، قابل انعطاف بود آن ، دقت آن و ظرفيت‌هاي شبيه‌سازي آن مي‌باشد.يكي از نتايج طراحي باز سيستم‌ها در سیمولینک این است که سيمولنيك به مهندسين اجازه مي‌دهد كه يك منبعي از جعبه‌هاي انتخابي را درست كنند ، كه هر كدام از اين جعبه‌ها مي‌توانند براي يكديگر استفاده  شوند.
بوسيله مشترك كردن يك سري از منابع و ابزارها، مهندسين مي‌توانند در گروههاي كاري جدا از هم با يكديگر فعاليت كرده و يك سيستم مهندسي كاملا درست را بوجود آورند. به علاوه براي گرفتن يك كاركرد موثر بوسيله سيمولينك، در پروژه طراحي، مي‌توان از Stateflow استفاده كرد، كه اين سيستم يك ابزار فعل و انفعالي مي‌باشد، كه قادر است مدل و شبيه‌سازي را به صورت يك مجموعه كاملا واكنشي در آورد.
stateflow به مهندس اجازه مي‌دهد تا مجموعه هاي خشك و غير قابل همخواني با سيمولنيك را به صورت يك سيستم پيوسته در يك مجموعه گرافيكي بوجود آورد و قوانين منطقي نيز در مدل حاكم باشد.
اين كتاب با ارائه نه مثل از سيستم‌هاي مورد استفاده در خودرو، قدرت سيمولنيك و stateflow را در شتاب دادن و آسان كردن پروسه طراحي، نشان مي‌دهد.
شرح مثال‌ها
مثال های ذكر شده در اين كتاب شامل طراحي‌هاي سيستم‌هاي كاربردي در صنعت خودرو مي‌باشد. ما اطلاعات مختلفي از مدل را ارائه مي‌كنيم كه شامل :
معادلات ، جعبه‌ها و نتايج شبيه‌سازي است. مطالب ارائه شده براي كسي كه در زمينه سيمولنيك اطلاعي ندارد و همچنين براي كسي كه در اين زمينه فعاليت مي‌كند، موثر است.
هدف ما در مدل‌ها، نزديك شدن به گسترش مدل و حل مساله ها و مشكلات آن و نشان دادن كاربرد سيمولنيك وstateflow   در طراحي‌هايي كه امروزه بسيار متداول هستند، می باشد. سيستم‌ها و مدل هايي كه در اين كتاب توضيح داده شده‌اند، با ذكر نام فايل آنها عبارتند از :
مدل ‌های شبیه سازی شده  در سيمولينك
* مدل موتور
Open loop (engine.mdl)
Close loop (enginewc.mdl)

* سيستم ضد قفل ترمز   (absbrake.mdl)
* مدل كلاچ صفحه‌اي (clutch.mdl)
* سيستم تعليق (suspn.mdl)
* سيستم‌هاي هيدورليك (hydcyl.mdl)
مدل‌هاي شبيه سازي شده با استفاده از  stateflow
* سيستم كنترل سوخت (fuelsys.mdl)
* كنترل گيربكس اتومات (sf_car.mdl)
* سيستم كنترل خود تنظيم الكتروهيدروليك (sf_electrohydraulic.mdl)
* مدل اصطكاك چسبنده- لغزشي (sf_stickslip.mdl)

مدل کردن سيستم‌ها در سيمولینك

مدل موتور
مثال حاضر يك موتور چهار سيلندر احتراق جرقه‌اي و همچنين قابليت و ظرفيت‌هاي سيمولنيك را در مدل كردن يك موتور احتراق داخلي از دريچه گاز تا خروجي ميل‌لنگ را نشان مي‌دهد. ما در اين جا از روابط فيزيكي خوش تعريفي استفاده مي‌كنيم كه با نتايج تجربي تناسب دارد و اين روابط رفتارهاي ديناميكي را بدون وارد شدن به پيچيدگي‌هاي غير لازم، شرح مي‌دهد.
بازنگري
اين مثال، در مورد ساخت مدل‌هاي موتور، با تاكيد بر تكنيكهاي مهم مدل سازي سيمولنيك را شرح مي‌دهد.
مدل پايه از ظرفيتهاي بالا آورده شده سيمولنيك  استفاده مي‌كند تا رخدادها را به موقع انجام شده و نتيجتا مدل شبيه سازي شده به مدل واقعي بسيار نزديك مي‌شود.در اين شبيه‌سازي زیرسیستم ها، انتقال مخلوط سوخت هوا را از منيفولد ورودي تا سيلندها را بوسيله پيشامدهاي سوپاپ، جدا مي‌كنند. اين مورد از پروسه‌هاي به هم پيوسته‌اي از جريان ورودي، گشتاور توليدي، و شتابگيري، با هم تشكيل شده است.
مدل دوم نيز يك زیرسیستم را اضافه مي كند كه كنترل سرعت موتور closeloop را از طريق يك عملگر دريچه‌اي فراهم مي‌كند.
اين مدل‌ها مي‌توانند براي انواع شبيه سازي موتور استفاده بشوند،  يا ميتوانند براي يك سيستم بزرگ‌تر مانند خودرو يا يك خط انتقال قدرت برای توسعه يك سيستم كنترل استفاده شوند.
شرح مدل Open-loop
اين مدل، بر اساس نتايج بدست آمده از كراسلي و كوك (1991) ، كه موتور چهار سيلندر احتراق جرقه‌اي داخلي را شرح مي‌دهند، پايه گذاري شده است.
كار كوك و كراسلي نشان مي‌دهد كه يك شبيه‌سازي بر اساس اين مدل، با نتايج بدست آمده از دينامومتر، معتبر مي‌باشد.
قسمت‌هاي فوق، پارامترهاي مدل موتور را كه توسط كوك و كراسلي معرفي شده اند را آناليز مي‌كنند.
– دريچه گاز
– منيفولد ورودي
– سرعت جريان جرم
– مرحله تراكم
-شتابگيري و گشتاور توليدي

تذكر:
فاكتور اول مهم شبيه سازي، ساختار دريچه گاز است. در اينجا، كنترل ورودي، زاويه صفحه دريچه گاز است. اين ميزان در هر كدام از مدل‌ها نشان‌دهنده هواي ورودي به منيفولد است، كه اين ميزان از دو تابع مي‌تواند بدست آيد. اولين تابع كه تجربي است و فقط تابعي از زاويه دريچه گاز است، و ديگري يك تابع از فشارهاي منيفولد و اتمسفر مي‌باشد. در مواقعي كه فشار منيفولد پائينتر است( مكش بيشتر است)، نرخ جريان هوا بدنه دريچه گاز صدادار است ( سونيك) و در اين زمان سرعت جريان، فقط تابعي از زاويه دريچه گاز است.
اين مدل، اين رفتار فشار پايين‌ را محسوب كرده و با يك تغيير موقعيت، معادلات 1.1 را به اجراء مي‌گذارد.
رفتار غیر خطی در بسیاری از سیستم ها وجود دارد، که باعث دشوار شدن کنترل دقیق موقعیت مکان می‌شود.