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：
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]:
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")
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。