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2026/1/3 23:49:45
MATLAB再生制动模型/simulink 制动能量回收模型 电动车复合制动模型 刹车回能模型 电机再生制动 视频操作，截图说明，简单易懂，一一对应。 电动汽车再生制动控制策略模型，采用逻辑门限值控制算法，依次分配前后轮制动力，分配电机制动力和液压制动力。 包括详细建模过程+建模公式+模型使用说明
在电动汽车（EV）的设计中，再生制动（Regenerative Braking）是一项关键技术，能够通过将制动时的动能转化为电能，提高车辆的能效率。今天，我们将通过MATLAB/Simulink搭建一个电动汽车的再生制动控制策略模型，并详细分析其实现过程。
一、模型概述
我们的目标是构建一个电动汽车的复合制动模型，包括再生制动和液压制动的协调控制。模型采用逻辑门限值控制算法，根据车辆的实际状态（如车速、制动力需求）分配前后轮的制动力，并协调电机再生制动与液压制动力的分配。
以下是模型的总体框架：
%% 再生制动模型总体框架 % 1. 车辆动力学模型 % 2. 电机模型 % 7. 制动控制器 % 4. 能量管理系统 % 5. 数据采集与可视化二、建模过程
1. 创建空白模型
首先，在Simulink中创建一个空白模型，并添加以下主要子系统：
- 车辆动力学模型：用于模拟车辆的运动状态（如车速、加速度）。
- 电机模型：用于模拟电动机的再生制动特性。
- 制动控制器：实现逻辑门限值控制算法。
- 能量管理系统：用于计算制动能量的回收效率。
- 数据采集与可视化：用于显示实时数据（如车速、制动力分布、能量回收率等）。
以下是模型的总体结构示意图：
!总体模型结构
2. 车辆动力学模型
车辆动力学模型用于计算车辆的运动状态。假设车辆的质量为m，制动力为F_brake，车轮半径为r，则车辆的加速度a可以表示为：
$$ a = \frac{F_{brake} - f}{m} $$
其中，f是滚动阻力。
在Simulink中，我们可以使用“积分”模块来实现速度和加速度的计算。
% 车辆参数 m = 1500; % 车辆质量（kg） r = 0.3; % 轮胎半径（m） f = 100; % 滚动阻力（N）3. 电机模型
电机模型用于模拟再生制动过程中的电机行为。电机的转矩T可以表示为：
$$ T = k \cdot I $$
其中，k是电机转矩常数，I是电机电流。
在Simulink中，我们可以使用“电机”模块来实现电机的转矩和转速计算。
4. 制动控制器
制动控制器是整个模型的核心，用于实现逻辑门限值控制算法。控制器的逻辑如下：
- 根据制动踏板输入计算总制动力需求
F_total。 - 根据车速
v和制动力需求，分配前后轮的制动力Ffront和Frear。 - 确定电机再生制动力
Fregen和液压制动力Ffriction的分配比例。
以下是控制器的逻辑实现：
% 制动控制器参数 F_total = 1000; % 总制动力需求（N） v = 50; % 车速（km/h） Kp = 0.5; % 比例系数 % 分配前后轮制动力 F_front = Kp * F_total; F_rear = (1 - Kp) * F_total; % 分配电机与液压制动力 F_regen = min(F_front, 500); % 最大再生制动力为500N F_friction = F_front - F_regen;5. 能量管理系统
能量管理系统用于计算制动能量的回收效率。回收效率η可以表示为：
$$ \eta = \frac{E{rec}}{E{total}} $$
其中，Erec是回收的电能，Etotal是总制动能量。
在Simulink中，我们可以使用“积分”模块来实现能量的累计计算。
6. 数据采集与可视化
为了直观显示模型的运行状态，我们可以添加以下可视化模块：
- Scope：显示车速、加速度、制动力分布等实时数据。
- Dashboard：显示能量回收率、制动距离等关键指标。
以下是典型的Scope显示：
!Scope显示
三、模型使用说明
- 仿真参数设置：
-仿真时间：0-10秒
-固定步长：0.01秒
-解算器：ode4
- 运行仿真：
-点击Simulink的“运行”按钮，启动仿真。
-观察Scope中的实时数据变化。
- 查看结果：
-在“Scope”中查看车速、加速度、制动力分布等数据。
-在“Dashboard”中查看能量回收率和制动距离。
四、代码分析
以下是控制算法的核心代码实现：
% 制动控制算法 function [F_regen, F_friction] = regen_braking_controller(v, F_total) Kp = 0.5; % 比例系数 F_front = Kp * F_total; F_rear = (1 - Kp) * F_total; F_regen = min(F_front, 500); % 最大再生制动力为500N F_friction = F_front - F_regen; end通过上述代码，我们可以实现前后轮制动力的分配，以及电机再生制动力和液压制动力的协调控制。
五、验证与优化
- 仿真结果验证：
-验证刹车距离是否符合预期。
-验证能量回收率是否在合理范围内。
- 优化建议：
-调整比例系数Kp以优化前后轮制动力分配。
-调整最大再生制动力F_regen以提高能量回收效率。
通过以上步骤，我们完成了电动汽车再生制动控制策略模型的搭建与分析。这个模型可以帮助我们更好地理解再生制动的实现原理，并为实际应用提供参考。