２００７
年第
２
期
（
２００７
年第期）
总第
１８７ ２
期
农业装备与½辆工程
农业装备与½辆工程
ＡＧＲＩＣＵＬＴＵＲＡＬ ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ ＆ ＶＥＨＩＣＬＥ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
Ｎ½．２ ２００７
（
Ｔ½½½½½½ １８７
）
½½仿真½件
ADVIS OR
刘磊， 刚宪约， 王树凤， 柴山
（
山东理工大学交通与½辆工程学院， 山东 淄博
２５５０４９
）
摘要：
ＡＤＶＩＳＯＲ
½件½够快速分析传统½½、
纯电动½½和混合动力½½的动力性、
燃油经济性以及排放性等各种
性½。
本文系统地介绍了
ＡＤＶＩＳＯＲ ２００２
½件的功½特点、
仿真策略和操½方法， 并对该½件的应用以及½½性½仿
真½件的进一步研制½了展望。
关键词：
ＡＤＶＩＳＯＲ
；
传统½½； 电动½½； 混合动力½½； 仿真
中图分类号：
ＴＰ３１
文献标识码：
Ａ
文章编号：
１６７３－ ３１４２
（
２００７
）
０２－ ００４０－ ０４
Ａ½½½½½½½½½ Ｓ½½½½½½½½½ Ｓ½½½½½½ ½ ＡＤＶＩＳＯＲ
ＬＩＵ Ｌ½½
，
ＧＡＮＧ Ｘ½½½－ ½½½
，
ＷＡＮＧ Ｓ½½－ ½½½½
，
ＣＨＡＩ Ｓ½½½
（
Ｓ½½½½½ ½½ Ｔ½½½½½½½½½½½½½ ½½½ Ｖ½½½½½½ Ｅ½½½½½½½½½½
，
Ｓ½½½½½½½ Ｕ½½½½½½½½½ ½½ Ｔ½½½½½½½½½
，
Ｚ½½½ ２５５０４９
，
Ｃ½½½½
）
Ａ½½½½ ½½½： Ｔ½½ ½½½½½½½½ ＡＤＶＩＳＯＲ ½½½ ½½ ½½½½ ½½½ ½½½½½ ½½½½½½½½ ½½ ½½½ ½½½½½½½½½½½ ½½ ½½½½½½½½½½½½
，
½½½½½½½½ ½½½ ½½½½½½ ½½½½½½½½
，
½½½½ ½½ ½½½½½½½½
，
½½½½ ½½½½½½½½½
，
½½½½½½½½ ½½½½½½½½
，
½½½． Ｉ½ ½½½½ ½½½½½ ½½½ ½½½½½½½½½½ ½½½½½½½½½½½½½½½
，
½½½½½½½½½½ ½½½½½½½½ ½½½ ½½½½½½½½½
½½½½½½½ ½½ ½½½ ½½½½½½½½ ＡＤＶＩＳＯＲ２００２ ½½ ½½½½½½½½½½
，
½½½ ½½½ ½½½½½½½ ½½ ½½½ ½½½½½½½½½½½ ½½ ½½½ ½½½½½½½½ ½½½ ½½½ ½½½½½½½ ½½½½½½½½½½½
½½ ½½½½½½½½½½ ½½½½½½½½½½ ½½½½½½½½ ½½ ½½½½½．
Ｋ½½ Ｗ½½ ½½： ＡＤＶＩＳＯＲ
；
½½½½½½½½½½½½ ½½½½½½½
；
½½½½½½½½ ½½½½½½½
；
½½½½½½ ½½½½½½½
；
½½½½½½½½½½
ＡＤＶＩＳＯＲ
（
Ａ½½½½½½½ Ｖ½½Ｉ½½½ Ｓ½½½½½½ＯＲ
，
高 级
½ 辆 仿 真 器
）
是 由 美 ½ 可 再 生 ½ 源 实 验 室
ＮＲＥＬ
（
Ｎ½½½½½½½ Ｒ½½½½½½½½ Ｅ½½½½½ Ｌ½½½½½½½½½
）
在
ＭＡＴＬＡＢ
和
ＳＩＭＵＬＩＮＫ
½ 件 环 境 下 开 发 的 高 级 ½ 辆 仿 真 ½
件。该½件从
１９９４
年
１１
月½开始开发和½用， 最
初 是 用 来 帮 助 美 ½ ½ 源 部
ＤＯＥ
（
Ｄ½½½½½½½½½ ½½
真分析。它主要有以下特点：
（
１
）
仿真模型采用模块化的思想设计。
ＡＤＶＩＳＯＲ
½件分模块建立了发动机、
离合器、
变速器、
主减速
器、
½½和½½等部件的仿真模型， 各个模块½有标
准的数据输入
／
输出端口， 便于模块间进行数据传
递， 而且各总成模块½很容易扩充和修改， 各模块也
可以随意地组合½用， 用户可以在现有模型的基础
上根据需要对一些模块进行修改， 然后重新组装需
要的½½模型， 这样会大大节省建模时间， 提高建模
效率。
（
２
）
仿真模型和源代码全部开放。
ＡＤＶＩＳＯＲ２００２
的仿真模型和源代码在全球范围内完全公开， 可以在
½站上免费下½½。用户可以方便地研究
ＡＤＶＩＳＯＲ
的
仿真模型及其工½原理， 在此基础上根据需要修改或
重建部分仿真模型、
调整或重新设计控制策略， ½之
更接近于实际情½， 得出的仿真结果也会更合理。
（
３
）
采用了独特的混合仿真方法。现在的½½
仿真方法主要有前向仿真和后向仿真两种， 仿真½
件也多采用其中的一种方法， ½两种方法优劣不½
互补， 而
ＡＤＶＩＳＯＲ
采用了以后向仿真为主、
前向仿
真为辅的混合仿真方法， 这样便较½地集成了两种
方法的优点， 既½仿真计算量较小， 运算速度较快，
同时又保证了仿真结果的精度。
（
４
）
在
ＭＡＴＬＡＢ
和
ＳＩＭＵＬＩＮＫ
½件环境下开发
Ｅ½½½½½
）
开发某混合动力½½的动力系统， 随后功½
逐渐扩展， 目前最新的正式版本
ＡＤＶＩＳＯＲ２００２
可
以对传统½½、纯电动½½和混合动力½½的各种
性½½快速分析， 是世界上½在½站上免费下½½和
用户数量最多的½½仿真½件。由于该½件通过大
量的实践被证实具有较½的实用性， 现在世界上许
多生产企业、研究机构和高校½在½用该½件做½
½仿真方面的研究。
１ ＡＤＶＩＳ ＯＲ
的主要功½和特点
ＡＤＶＩＳＯＲ
是
ＭＡＴＬＡＢ
和
ＳＩＭＵＬＩＮＫ
½件环境
下的一系列模型、
数据和脚本文件， 它在给定的道路
循环条件下利用½辆各部分参数， ½快速地分析传
统½½、
纯电动½½和混合动力½½的燃油经济性、
动力性以及排放性等各种性½。
此外， 该½件的开放
性也允许对用户自定义的½½模型和仿真策略做仿
收稿日期：
２００６－ ０９－ ２５
½ 者 简 介
：
刘 磊
（
１９８３－
） ，
男
，
山 东 菏 ½ 人
，
硕 士 研 究 生
，
主 要 研 究 方
向为½辆数字化设计与制造。
・ ・
４０
刘磊 等
：
½½仿真½件
ＡＤＶＩＳＯＲ
２００７
年
２
月
研制。
ＭＡＴＬＡＢ
是世界上顶尖的可视化科学计算与
数学应用½件， 其语法结构简单、
数值计算高效、
图
½功½完备， 集成了诸多专业仿真工具包， 而且它还
提 供 了 方 便 的 应 用 程 序 接 口
（
ＡＰＩ
） ，
用 户 可 以 在
众多用户。
要正确½用
ＡＤＶＩＳＯＲ
½件， 就必须深入了解
它的仿真策略和掌握它的操½方法， 下面将从这两
点着重介绍。
ＭＡＴＬＡＢ
环境下直接调用
Ｃ
、
Ｆ½½½½½½
等语言编写的
专业的仿真工具
程序。
ＭＡＴＬＡＢ
内½的计算程序、
以及与其他应用程序的接口， 会减少½½模型的搭
建和仿真计算过程中工½量， 同时也方便了熟悉不
同编程语言的用户之间的合½。
（
５
）
½ 与 其 他 多 种 ½ 件 进 行 联 合 仿 真
（
Ｃ½－
２ ＡＤＶＩＳ ＯＲ
的仿真策略
ＡＤＶＩＳＯＲ
采用了独特的将后向仿真和前向仿
真相结合的混合仿真方法， 以后向仿真为主， 前向仿
真为辅。
它首先进行后向仿真， 沿着与实际功率流相
反的方向， 根据道路循环的要求， 向整½模块发出速
度和½矩请求， 整½模块再向½½和½½模块、
主减
速器模块、
变速器模块等逐级发出请求， 直到动力源
模块（ 发动机和蓄电池等）
，
计算出动力源所½提供
的功率。然后进行前向仿真， 沿着实际功率流的方
向， 从动力源模块出发直至½½与½½模块， 逐级传
递½前部件½提供给下一级部件的速度值和扭矩
值， 最后计算出½½的实际速度。
下面以传统½½模型为例来说明它的整个仿真
过程， 图
１
为
ＳＩＭＵＬＩＮＫ
环境下某传统½½的仿真
模型。
该模型中箭头方向代表仿真数据传递方向， 数
据自左向右传递代表后向仿真路径， 数据自右向左
传递代表前向仿真路径。
½½½½½½½½½½
）
。½½是一个复杂的系统， 其仿真更是涉
及机械、电子、控制等多个领域
，
工½量很大
，
ＡＤＶＩＳＯＲ
½件开发过程中也难以涉及所有领域， 这
样就限制了它一些功½的实现。½是
ＡＤＶＩＳＯＲ
设
计了开放的½件接口
，
½ 与
Ｓ½½½½
、
Ｓ½½½½½½½½
、
Ｖ½½½½ＤＯＣ
、
Ｓ½½½½ ／Ｆ½½½½½
等½件进行联合仿真， 为用
户改进和拓展其功½提供了方便。
½然
ＡＤＶＩＳＯＲ
½件也有一些缺陷， 例如， 它的
部 件 模 型 ½ 是 准 静 态 的
（
½½½½½－ ½½½½½½
） ，
不 ½ 预 测 小
于十分之一秒左右时间范围内的一些现象； 机械振
动、
电磁振荡等许多动态特性也不½通过
ＡＤＶＩＳＯＲ
½件进行仿真， ½它的优越性仍然吸引了½内外的
Ｃ½½½½
½½½½
Ｇ½½½＜½½０＞
＜½½０＞½½½½
＜½½＞½½½½
Ａ½½½½＿½½½
½½½½½ ½½½½ ½½½½
（
½½½
）
½½½
ＡＮＤ
－ ½－
－ ½－
½½½½½ ½½½½½ ½½½½½½½ ＜½½½＞
＜½½½＞
Ｖ½½½½½½＆
Ｃ½½½½½½½½
½½½½½ ½½½
½½½½＜½½＞
½½½½½ ½½½½½＜½½＞
½½½½½½½＜½½＞
½½½½
½½½½½½½½½
½½½½½½＜½½＞ Ｍ½½½½½½½½½ Ａ½½½½½½½½
＜½½＞
Ｌ½½½½＜½½½＞
½½½½½½½ ½½½
＜½½＞
½½½½
ＨＣ
，
ＣＯ
，
ＮＯ½
，
ＰＭ
（
½ ／½
）
½½＿½½½＿½½½
＜½½＞
图
１ ＡＤＶＩＳ ＯＲ
的传统½½仿真模型
由道路循环模块
ＡＤＶＩＳＯＲ
首先进行后向仿真。
（
½½½½½ ½½½½½
）
提供给½½所应该满足的行驶½迹， 向
整½模块（
½½½½½½½
）
请求所需的速度， 整½模块利用
½½行驶方程式计算出满足这一速度请求所需的½
½½速和力， 再向½½和½½模块（
½½½½½ ½½½ ½½½½
）
发出请求， 请求沿后向路径逐级向上级模块主减速
器 模 块
（
½½½½½ ½½½½½
）
、 速 器 模 块
（
½½½½½½½
）
、 合 器
变
离
模 块
（
½½½½½½
）
、 械 负 ½½ 模 块
（
Ｍ½½½½½½½½½ Ａ½½½½½½½½
机
½换器）
，
计算出需要发动机提供的实际功率， 由此
完成了后向仿真过程。
后向仿真不需要驾驶员模型，
计算速度也很快， ½是由于仿真过程中所½用的各
种特性参数½是在稳态时测定的， 该方法并不½用
于实际行驶状态下½½的动态仿真。
在 完 成 后 向 仿 真 后
，
ＡＤＶＩＳＯＲ
便 进 行 前 向 仿
真。
它首先从发动机模块开始， 将后向仿真计算出的
发动机功率沿前向路径传递给机械负½½模块， 所获
得的扭矩和½速传递给下一级模块， 所得仿真数据
・ ・
４１
Ｌ½½½½
）
等传递， 直到发动机模块（
½½½½ ½½½½½½½½½
，
燃料
２００７
年第
２
期
农业装备与½辆工程
再逐级向下传递直到½½和½½模块， 从而计算出
½½的实际速度。前向仿真包括驾驶员模型， 考虑
了请求速度和½前速度， 更接近于½½的实际状况，
计算结果较后向仿真更为准确， ½这种仿真方法会
增加计算量， ½运行速度减慢， 而且传动系统的功率
计算还要依赖与½½的实际状态。
后向仿真和前向仿真各有优缺点，
ＡＤＶＩＳＯＲ
采
用后向仿真为主， 前向仿真方为辅的混合仿真方法，
将两种仿真方法较½地结合起来， 既½计算量较小，
同时又保证了仿真结果的精度。
读取已经存储的整½定义文件
（
存储½½为
：
传
＼½½½½½½½２００２＼½½½½½＿½½½½½½½
）
、 动 系 统 结 构 ½ 式
（
如
串联等共
９
种） 、
½½部件数据文件（ 存储½½
并联、
为：
＼½½½½½½½２００２＼½½½½
）
以及部件的版本（
½½½½½½½
）
及类
型（
½½½½
） ，
有些部件参数， 如发动机最大功率和峰值
效率
，
也可在界面上直接修改。单击右侧下方的
“
按钮可以查看½½的仿真模
Ｖ½½½ Ｂ½½½½ Ｄ½½½½½½
”
型， 再下面的按钮可以查看和重新设½已经定义½
的½½部件参数。图
２
中界面左上方为½½的结构
示意图， 标识了½½的整个动力传动系统结构和½
量的传递方向， 单击图中的每个½½部件½会弹出
一个对话框， 通过它可以读取已经存储的部件数据，
也可查看或编辑相应的
½
文件； 左下方为发动机或
传动系统的某个总成的性½曲线， 可以根据自己的
需要通过下拉菜单选择要显示的其中一种曲线， 图
３ ＡＤＶＩＳ ＯＲ
的操½方法
用
ＡＤＶＩＳＯＲ
½ 件 做 ½ ½ 仿 真 有 两 种 方 法
：
一
种 是 在
½½½½½½
½ 令 窗 口 定 义 ½ ½ 参 数 和 调 用 相 应
的文件
，
这种方法容易出错
，
而且不易于检查和修
改， 一般很少½用； 另一种方法就是通过用户界面完
成相应的各种操½。本文主要介绍第二种方法。
２
中所示即为发动机在不同½速和½矩下消耗的½
量曲线。
最后， 用户可以将定义½的½½文件进行保
存， 以便以后仿真时可直接调用。
ＡＤＶＩＳＯＲ
拥 有 良 ½ 的 图 ½ 用 户 界 面
ＧＵＩ
（
Ｇ½½½½½½½½ Ｕ½½½ Ｉ½½½½½½½½
） ，
便于用户操½， 而且各种
仿真结果½够可视化， 也便于用户对仿真结果进行
分析。
ＡＤＶＩＳＯＲ
的操½主要分为三大步： 输入½½
参数、
设½仿真参数和查看仿真结果， 它们通过三个
主要的界面来完成。下面以传统½型为例来介绍它
的相关操½。
３．２
仿真参数的设½
½½仿真参数设½界面如图
３
所示。
３．１
½½参数的输入
½½参数输入界面如图
２
所示。
图
３
仿真参数设½界面
通过这个界面可以选择试验方案和设定仿真初
始条件。
界面右侧上方可以设½仿真条件， 如道路循
是
环、
时间阶跃、
循环次数、
初始条件等， 道路坡度、
否交互仿真以及是否进行加速度测试和爬坡½力测
图
２
½½参数输入界面
试为可选项， 用户可以根据需要进行选择； 右侧下方
可以对最多
３
个部件参数进行灵敏度分析， 有助于
研究这些参数对½½性½的½响， 为½½的设计提
供参考。
界面左侧为道路循环相关信息， 左侧上方为
所选道路循化的½迹曲线， 图
４
中所示为美½环境
保 护 ½
ＥＰＡ
制 定 的 城 市 道 路 循 环
ＵＤＤＳ
（
Ｕ½½½½
通过这个界面， 可以输入½½的各种参数以对
½½进行定义。界面左侧为½½相关图像信息， 右
侧为相关操½区域， 图像信息的显示随着用户操½
的不同会有相应变化。在右侧， 可以通过下拉菜单
・ ・
４２
刘磊 等
：
½½仿真½件
ＡＤＶＩＳＯＲ
２００７
年
２
月
Ｄ½½½½½½½½½½ Ｄ½½½½½½ Ｓ½½½½½½½
）
的½迹曲线， 下面的
下拉菜单可以选择坐标½参数（ 图
３
中所示以时间
为横坐标， 以速度为纵坐标）
，
以根据需要显示不同
的曲线½式； 左侧下方为相应道路循环的文字描述
或统计柱状图， 可根据需要½它显示不同的½式。
５
结论与展望
ＡＤＶＩＳＯＲ
½件的功½比较完善， ½在应用中也
有一定的局限性， 它定义的动力传动系统型式只有
固定的
９
种， 不½很½地适用于目前很多现有的和
待开发的½型
，
需要对它进行二次开发
，
利用
３．３
查看仿真结果
设½½½½参数、
仿真参数后便可运行仿真， 查
看仿真结果。仿真结果输出界面如图
４
所示。
ＡＤＶＩＳＯＲ
现有的大部分模型， 仅对少数不符合要求
的模型进行修改或重新建模， 并根据具½情况对仿
真策略进行调整， 应用于具½½型的仿真， 这样既½
节省大量的建模时间， 同时又确保了模型的准确性
和数据的可靠性。我½在½½仿真方面的研究一直
比½外滞后， 且½外的仿真½件中的个别部件参数
的单½及标准与½内有较大差异， 在½用过程中有
些困难， 我们有必要利用现有仿真½件的½½模型
搭建出符合½内标准要求的½½模型。½内也曾开
发了一些½½仿真程序或½件， ½功½½比较单一，
且在市场上还未出现½产商业化½½仿真½件。如
果½在深入研究
ＡＤＶＩＳＯＲ
½件基础上， 开发出自
己的功½较完善的½½仿真½件， 将会填补我½的
这项空½。
参考文献
图
４
仿真结果输出界面
［
１
½
Ｋ Ｂ Ｗ½½½½
，
Ｍ Ｒ Ｃ½½½½ ½½½ Ｓ Ｂ Ｂ½½½½． ＡＤＶＩＳＯＲ ２． １
：
Ａ
界面左侧为仿真结果的曲线图， 最多可以显示
Ｕ½½½ Ｆ½½½½½½½ Ａ½½½½½½½ Ｐ½½½½½½½½½ Ｓ½½½½½½½½½ Ｕ½½½½ ½ Ｃ½½½½½½½
Ｂ½½½½½½½ ／Ｆ½½½½½½ Ａ½½½½½½½
［
Ｍ
½
． ＮＲ ＥＬ ／ ＪＡ － ５４０ － ２６８３９
，
１９９９．
［
２
½
［
３
½
［
４
½
［
５
½
［
６
½
张 翔
，
赵 韩
，
钱 立 军 等
． ＡＤＶＩＳＯＲ
½ 件 的 混 合 仿 真 方 法
．
计 算
张翔， 赵韩， 钱立军等
．
电动½½仿真½件
ＡＤＶＩＳＯＲ ．
½½研究
郭一鸣， ½永革
．
混合动力½½性½仿真½件的研究
．
湖北½½
陈晓东， ½仁， 杨正林
．
混合动力电动½½性½仿真½件研究与
张翔， 赵韩， 钱立军等
．
电 动 ½ ½ 仿 真 ½ 件 进 展
．
系 统 仿 真 学 报
．
机仿真
．２００５．２
：
１２－ １５
与开发
．２００３．０４
工业学院学报
．２００２．１２
开发
．
交通运输工程学报
．２００２．
４
个子窗口； 右侧显示仿真结果的数值， 并可通过下
拉菜单控制左侧显示曲线的类型（ 图
４
中所示分别
为发动机的输出½速、
发动机的输出½矩、
变速器的
输出½速和主减速器的输出½矩）
，
另外还可以得到
½½传动系统的½量利用图和仿真过程的动画演
示， 有助于更加直观地了解整个仿真过程。
２００４．８
十家农机企业入选“最具市场竞争力品牌”
最具市场竞
２００７
年
１
月
１０
日， 商务部对入选“
争力品牌”
名单进行了公示。中½农机工业协会推
荐了
２０
家拖拉机和联合收割机企业参与品牌的评
定， 有
５
家拖拉机企业和
６
家联合收割机企业入选
公示名单。
入选的拖拉机企业有： 中½一拖集团有限公司
（
东方红
）
、 田雷沃½际重工股½有限公司
（
福田
福
欧豹） 、
山东常林机械集团股½有限公司（ 沭河） 、
常
州东风农机集团有限公司（ 东风） 、
浙江四方集团公
司（ 四方） 。
联合收割机企业有： 福田雷沃½际重工股½有
限公司
（
谷神
）
、江苏沃得农业机械有限公司
现代农装湖州联合收割机有限公司（ 碧
（
ＷＯＲＬＤ
）
、
浪） 、
中½收获机械总公司（ 中½收获） 、
山东大丰机
械有限公司（ 大丰王） 、
山东金亿机械制造有限公司
（
春雨） 。
・ ・
４３
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