如何将 CarSim/TruckSim 模型导出为 FMU 并集成到 Simulink

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在车辆动力学仿真中，将 CarSim 或 TruckSim 的高保真车辆模型与 Simulink 中的控制算法进行联合仿真，是一种非常常见的开发流程。功能样机接口（FMI）标准为此提供了极大的便利。
本文将详细介绍如何将 CarSim/TruckSim 模型导出为功能样机单元（FMU），并在 Simulink 中成功导入和使用，实现高效的协同仿真。
准备工作
在开始之前，请确保您的计算机环境满足以下要求：

• 操作系统: 64 位 Windows 10 或 Windows 11。
• 硬件配置: 建议至少四核处理器和 16 GB 内存。
• 软件环境:
  
  • 已安装并授权的 CarSim 或 TruckSim（本文以 TruckSim 2023.0 为例）。
  • 已安装 MATLAB/Simulink，并具备 FMU 导入功能。
  • 关键点：请确保 CarSim/TruckSim 与 MATLAB 的位数保持一致，推荐统一使用 64 位环境。
    
  
  

第一步：在 CarSim/TruckSim 中创建 FMU
这一步的目标是生成一个可以在联合仿真中运行的 FMU 文件。

• 选择并复制数据集
  
  • 在 TruckSim 主界面，通过菜单 Datasets → Simulink Models 选择一个示例数据集，例如 Ext. ABS: Split Mu。
  • 点击工具栏上的 Duplicate 按钮，复制该数据集。在弹出的对话框中，可以保持默认的类别和名称，或根据需要修改，然后点击 Duplicate 确认。
    
• 进入 FMU 导出界面
  
  • 在主界面的 Models: 下拉菜单中，选择 Export FMU/FMI 选项。
  • 系统会提示您链接到一个新的数据集，将其命名为 FMU Simulink 并点击 Create。
  • 接着，点击新生成的蓝色链接 FMU Simulink，即可进入 FMU 的详细配置界面。
    
• 配置 FMU 参数
  在 Models: Export FMU/FMI 界面中，进行如下设置：
  
  • FMI Version: 选择 2.0。
  • Variable Naming Convention: 选择 Structured (Array) 或 Structured (Structure)。
  • FMU Module: 指定生成的 FMU 文件路径和名称，例如 Extensions\FMU_FMI\ABS_FMU_Simulink.fmu。
  • Import Channels: 选择 ABS: Wheel Cylinder Pressures。
  • Import/Export: Export Channels: 选择 ABS (A): Veh. Speed, M/C Pressure。
    
• 生成 FMU 文件
  
  • 返回到 Run Control 界面。
  • 点击 Generate FMU for this Run 按钮。
  • 稍等片刻，系统便会根据您指定的路径生成 FMU 文件。
    
  
  

第二步：在 Simulink 中集成 FMU
现在，我们将在 Simulink 中使用刚刚生成的 FMU。

• 准备 Simulink 模型
  
  • 在文件资源管理器中，找到 CarSim/TruckSim 安装目录下的 Extensions\Simulink 文件夹。
  • 将其中的一个示例模型（如 ABS_TS9.mdl）复制到您生成 FMU 的文件夹（如 Extensions\FMU_FMI）中，并重命名为 abs_fmu.mdl。
    
• 替换 FMU 模块
  
  • 使用 Simulink 打开 abs_fmu.mdl 模型。
  • 删除模型中名为 Unspecified FMU Import 的原始模块。
  • 打开 Simulink Library Browser，找到并拖拽一个 FMU Inport 模块到模型中。
    
• 配置 FMU 模块参数
  
  • 双击新添加的 FMU 模块，在弹出的参数设置窗口中：
    
    • FMU 名称: 点击浏览按钮，选择您在第一步中生成的 .fmu 文件。
    • 通信步长: 切换到“仿真”或相关标签页，将通信步长设置为 0.001 秒。
      
  • 点击 OK 保存设置。
    
• 保存并运行
  
  • 保存您的 Simulink 模型。现在，您就可以像运行普通 Simulink 模型一样运行它，Simulink 将在每个通信步长调用 FMU 中的车辆模型，实现联合仿真。
    
  
  

补充知识：自包含与外部资源型 FMU
在导出 FMU 时，您可能会遇到“自包含（Self-contained）”和“外部资源型”两种选项，它们各有优劣：

类型	优点	风险/限制
自包含 FMU	便于复制、交付和环境隔离；通常不依赖原始安装目录，可移植性强。	文件体积较大。
外部资源型 FMU	文件体积小；可复用本机的 TruckSim/CarSim 安装和数据，更新方便。	容易写死绝对路径，换电脑或部署到服务器后可能因找不到 DLL 或数据文件而无法运行。

对于模型交付和在不同机器上运行，推荐使用自包含 FMU。