ВВЕДЕНИЕ 4
1 ОБЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ 6
1.1 ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ 6
1.2 ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ МОДЕЛИ 8
2 ИСХОДНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ДВИЖЕНИЯ
АВТОМОБИЛЯ 10
2.1 МАССОГАБАРИТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ АВТОМОБИЛЯ 10
2.2 РУЛЕВОЕ УПРАВЛЕНИЕ 10
2.3 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ КОЛЕСА И ДОРОГИ 11
2.4 ПОДВЕСКА 12
2.5 ТОРМОЗНАЯ СИСТЕМА 15
2.6 ДВИЖЕНИЕ КУЗОВА 15
2.7 НАЧАЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ 16
2.8 ВЫЧИСЛЯЕМЫЕ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ 18
3 ЦИФРОВАЯ МОДЕЛЬ АВТОМОБИЛЯ 22
3.1 ОПИСАНИЕ ЦИФРОВОЙ МОДЕЛИ 22
3.2 СОПРЯЖЕНИЯ ЧИСЛЕННОЙ МОДЕЛИ АВТОМОБИЛЯ С ГРАФИЧЕСКИМ ИНТЕРФЕЙСОМ 25
4 ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ 28
4.1 ВЫБОР СРЕДЫ РАЗРАБОТКИ 28
4.2 АЛГОРИТМ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ГЕНЕРАЦИИ ГРАФИЧЕСКОГО ИНТЕРФЕЙСА ДЛЯ ВВОДА И РЕДАКТИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ МОДЕЛИ 29
4.3 ПРОГРАММНЫЙ МОДУЛЬ ДЛЯ НАСТРОЙКИ ПАРАМЕТРОВ ЧИСЛЕННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ИХ ПРОВЕДЕНИЯ В ПАКЕТНОМ РЕЖИМЕ 31
4.4 ФУНКЦИОНАЛ И ИНТЕРФЕЙС ПРИЛОЖЕНИЯ 38
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 42
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 43
ПРИЛОЖЕНИЕ А
В настоящее время при проектировании любого сложного технического устройства разработчики создают его математическую и компьютерную модели, автомобиль в этом случае не является исключением. При проведении исследований с целью достижения требуемых динамических показателей транспортных средств, в частности, большегрузных машин, необходимы математические и компьютерные модели динамики механических систем, силовых модулей, а также контроллеров управления такими системами.
При создании компьютерной модели, представляющей собой математическое описание автомобиля, определяющим фактором является число переменных. Оно, в свою очередь, суммируется, исходя из количества масс системы и числа степеней свободы каждой из них. Модель пространственного движения автомобиля содержит в себе множество блоков, описывающих работу двигателя, рулевого управления, трансмиссии и колес. В связи с этим, модель содержит в себе большое число параметров, что делает проведение численных экспериментов над ней трудоемким и длительным процессом.
В этом случае особую актуальность приобретает создание графического приложения для проведения численных экспериментов над пространственной моделью движения автомобиля.
Пользователь освобождается от необходимости редактирования сложной функции, задающей параметры модели, и даже может не владеть в совершенстве навыками работы в среде Simulink. Средства графического приложения позволяют вводить описание моделируемой системы в естественном для пользователя виде, а также представлять результаты моделирования в графической форме. Трудоемкость и время разработки модели и проведения вычислительных экспериментов в таких средах сокращаются в десятки раз по сравнению с традиционным способом, когда для каждой новой разработки параметры и настройки модели задаются пользователем в программном коде.
Целью работы является разработка графического приложения для выполнения численных экспериментов на компьютерной модели движения автомобиля.
Для достижения данной цели были поставлены и решены следующие задачи:
• Осуществить сбор сведений об исходных параметрах для проведения моделирования процесса движения автомобиля и обработки результатов;
• Реализовать алгоритм автоматизированной генерации графического интерфейса для ввода и редактирования параметров модели;
• Разработать программный модуль для настройки параметров численных экспериментов и их проведения в пакетном режиме;
• Модифицировать численную модель автомобиля для корректного сопряжения ее с графическим интерфейсом.
В рамках данной работы было разработано графическое приложение для выполнения численных экспериментов на компьютерной модели движения автомобиля на языке Matlab. Был разработан алгоритм автоматизированной генерации графического интерфейса для ввода и редактирования параметров модели, а также модуль для настройки параметров численных экспериментов и их проведения в пакетном режиме. Все поставленные задачи были выполнены.
В результате пользователь освобождается от необходимости редактирования сложной функции, задающей параметры модели, и даже может не владеть в совершенстве навыками работы в среде Simulink. Средства графического приложения позволяют вводить описание моделируемой системы в естественном для пользователя виде, а также представлять результаты моделирования в графической форме. Трудоемкость и время проведения вычислительных экспериментов с помощью разработанного приложения сократилось в разы по сравнению с традиционным способом, когда для каждой новой разработки параметры и настройки модели задаются пользователем в программном коде.
В дальнейшем планируется усовершенствование данного приложения, а именно улучшение созданного модуля, который будет унифицированным для моделей с различной конфигурацией (различные колесные формулы, наличие полуприцепа, прицепа) и различной степени детализации.
