Engee 文档
Notebook

电动汽车运动模型

本例将演示如何模拟电动汽车的运动。

电动汽车**块描述了电动汽车的运动及其惯性。该程序块的左端口接收来自两对车轮的合力，这两对车轮与变速箱和电动马达相连，可转换并产生扭矩。右端口接收由同名子系统描述的空气阻力。

模型的主要参数如下

| 块名称 | 基本参数 | 块名称 | 基本参数 | 块名称 | 基本参数 | 块名称 | 基本参数 | ----------- | ----------- | | 车辆重量 1000 千克 | 电池电压 680 V | 电机 | 恒定扭矩 4 牛米/A | 车轮半径 0.32 米 | 变速箱 | 齿轮比 0.8 | 空气阻力系数 0.5

模型示意图：

electro_car_1728030945984_2.png

定义加载和运行模型的函数：

In [ ]: 
function start_model_engee()
    try
        engee.close("electro_car", force=true) # закрытие модели 
        catch err # в случае, если нет модели, которую нужно закрыть и engee.close() не выполняется, то будет выполнена её загрузка после catch
            m = engee.load("$(@__DIR__)/electro_car.engee") # загрузка модели
        end;

    try
        engee.run(m) # запуск модели
        catch err # в случае, если модель не загружена и engee.run() не выполняется, то будут выполнены две нижние строки после catch
            m = engee.load("$(@__DIR__)/electro_car.engee") # загрузка модели
            engee.run(m) # запуск модели
        end
end
Out[0]:
start_model_engee (generic function with 1 method)

运行模拟

In [ ]: 
try
    start_model_engee() # запуск симуляции с помощью специальной функции, реализованной выше
    catch err
    end;

从 simout 写入速度、扭矩和力信号变量：

In [ ]: 
t = simout["electro_car/Скорость в км/ч"].time[:] # время
T = simout["electro_car/Крутящий момент электродвигателя"].value[:] # крутящий момент электродвигателя
speed = simout["electro_car/Скорость в км/ч"].value[:] # скорость автомобиля
forces_left = simout["electro_car/Сила со стороны трансмиссии"].value[:] # силы, 
forces_right = simout["electro_car/Сила сопротивления воздуха"].value[:]
w = simout["electro_car/Частота вращения электродвигателя"].value[:];
In [ ]: 
using Plots

模拟结果可视化

In [ ]: 
plot(t, forces_left, label="Усилие от трансмиссии, Н", linewidth=2)
plot!(t, forces_right, label="Сопротивление воздуха, Н", linewidth=2)
plot!(t, (forces_left+forces_right), label="Сумма сил, Н", linewidth=2)
Out[0]:

通过分析 "力的总和 "曲线，可以看出当作用在电动汽车上的力达到平衡时，该曲线变为零。运动变为匀速。

In [ ]: 
plot(t, T, label="Крутящий момент электродвигателя, Н*м", linewidth=2)
plot!(t, (w * 9.55), label="Частота вращения электродвигателя, об/мин", linewidth=2)
plot!(t, (T .* w ./1000), label="Мощность электродвигателя, кВт", linewidth=2)
Out[0]:

随着汽车加速，扭矩减小，电动机的转速增加。电动机产生的机械功率会随着空气阻力的增加而增加，具体取决于车速。

In [ ]: 
plot(t, speed, label="Скорость, км/ч", linewidth=2)
Out[0]:

定义一个函数来计算加速到 100 km/h 所需的时间，并将其应用于电动汽车的速度数据：

In [ ]: 
function acceleration_time(speeds, t)
    # Находим индекс первого элемента, превышающего 100 км/ч
    index = findfirst(x -> x > 100, speeds)

    # Если индекс найден, возвращаем соответствующее время
    if index != nothing
        return println("Время разгона до 100 км/ч: ", t[index], " с")
    else
        return println("Автомобиль не разогрался до 100 км/ч, максимальная скорость: ", maximum(speed), " км/ч")
    end
end

acceleration_time(speed, t)
println("Максимальная скорость: ", maximum(speed), " км/ч")

Время разгона до 100 км/ч: 8.83 с
Максимальная скорость: 154.8599905585448 км/ч

结论

本例演示了电动汽车的运动模拟。电动汽车加速到一定的稳定速度后，空气阻力阻止其进一步加速。计算了加速到 100 km/h 的时间和电动汽车的最大速度。

示例中使用的块