Simulink培训课程体系（选修）

课程目录

模块一：基础入门与核心技能

• SL1. Simulink基础入门与建模环境

• SL2. 动态系统建模与仿真求解器

• SL3. Simulink子系统与模型架构设计

• SL4. 基于模型设计的工程流程

模块二：控制系统仿真与设计

• SL5. 控制系统建模与仿真分析

• SL6. 电机控制算法建模与仿真

• SL7. 电力电子与电气传动系统仿真

模块三：物理系统与多域建模

• SL8. Simscape物理系统建模

• SL9. 状态机与逻辑控制（Stateflow）

模块四：高级应用与代码生成

• SL10. 代码生成基础（Embedded Coder）

• SL11. 快速原型与硬件在环仿真（HIL）

• SL12. 基于TargetLink的生产级代码生成

模块五：行业应用与专题实践

• SL13. 新能源汽车电控系统建模

• SL14. 飞行器与无人系统仿真

• SL15. 工业自动化与机器人仿真

选修学习建议

课程详细大纲

SL1. Simulink基础入门与建模环境

培训对象： 零基础初学者、控制系统工程师、科研人员、高校学生

培训目标： 全面掌握Simulink图形化建模环境与核心操作，能够独立创建、仿真和调试简单动态系统模型

培训内容：

一、Simulink概述与基于模型的设计理念：Simulink在动态系统建模中的定位与优势，基于模型的设计（MBD）核心理念，Simulink与MATLAB的协同关系，Simulink产品家族与工具箱概览

二、Simulink图形环境入门：Simulink启动与界面布局，模块库浏览器（Library Browser）使用，模型画布操作（缩放/平移/选择），模块添加与连接，模型文件的创建与保存

三、模块参数设置与信号连接：模块参数对话框配置，模块属性设置，信号线绘制与分支，信号标签与信号属性，总线信号基础

四、仿真运行与结果可视化：仿真参数配置（起止时间/求解器类型），仿真运行与控制，Scope示波器模块使用，数据导出到MATLAB工作区，仿真结果的可视化分析

五、基本算法模块应用：数学运算模块（加减乘除/增益/绝对值），逻辑运算模块，关系运算模块，查表模块（Lookup Table）应用，信号路由模块（Mux/Demux/Selector）

六、信号生成与显示：信号源模块库（Step/Sine/Ramp/Constant），信号发生器的参数配置，显示模块（Display/Scope/XY Graph），仿真暂停与断点设置

七、MATLAB工作区数据交互：MATLAB变量在Simulink中的应用，From Workspace/To Workspace模块使用，模型参数与MATLAB变量绑定，使用MATLAB脚本批量修改模型参数

八、模型注释与文档化：模块注释与模型注释添加，模型信息块设置，模型打印与报告生成，模型版本管理基础

九、调试工具入门：信号查看与探针（Probe），仿真数据检查器（Simulation Data Inspector）使用，仿真步进与暂停，常见模型错误排查方法

十、模型文件管理：模型文件格式（.slx/.mdl），模型依赖关系管理，模型比较与合并，模型归档与备份策略

十一、Simulink帮助系统使用：帮助文档导航，示例模型学习，MATLAB Answers资源利用，技术论坛与社区资源

十二、实战演练：简单动态系统建模（弹簧-质量-阻尼系统/一阶RC电路），从问题描述到模型实现再到结果分析的完整流程

SL2. 动态系统建模与仿真求解器

培训对象： 控制系统工程师、仿真工程师、算法开发人员

培训目标： 深入理解连续/离散系统建模方法，掌握求解器原理与选择策略，具备复杂动态系统仿真分析能力

培训内容：

一、动态系统基础回顾：连续系统与离散系统定义，微分方程与差分方程，线性与非线性系统，时变与时不变系统，动态系统的数学描述

二、连续系统建模：积分模块（Integrator）应用，微分方程建模方法（状态空间/传递函数/微分方程），传递函数模块（Transfer Fcn）配置，状态空间模块（State-Space）应用

三、离散系统建模：离散时间信号基础，差分方程建模，离散传递函数模块（Discrete Transfer Fcn），离散状态空间模块，单位延迟（Unit Delay）与延迟模块应用

四、混合系统建模：连续与离散模块混合使用，速率转换模块（Rate Transition），连续-离散接口处理，代数环问题识别与解决

五、求解器理论基础：固定步长求解器（ode1/ode3/ode4/ode5）原理，可变步长求解器（ode45/ode23/ode113）原理，显式与隐式求解器区别，刚性系统与非刚性系统

六、求解器选择策略：不同求解器适用场景对比，固定步长与可变步长选择依据，求解器精度与仿真速度权衡，过零检测（Zero-Crossing）机制

七、仿真参数高级配置：仿真时间与步长设置，误差容限（相对误差/绝对误差）配置，初始步长与最大步长限制，求解器重置与事件处理

八、多速率系统建模：多速率系统概念，多速率建模方法，速率转换策略，异步速率接口处理

九、仿真精度与性能优化：仿真精度影响因素分析，步长控制策略，代数环消除方法，仿真加速技巧（加速模式/快速重启）

十、代数环问题深入：代数环成因与检测，代数环求解器配置，人工打破代数环方法，代数环设计优化

十一、仿真数据管理：仿真数据存储策略，数据集对象（Dataset）使用，信号记录与筛选，大数据量仿真数据压缩

十二、实战演练：混合动力系统建模与仿真（发动机模型+电机模型+控制逻辑），求解器选择对比分析，仿真性能优化实践

SL3. Simulink子系统与模型架构设计

培训对象： 系统架构师、模型开发工程师、软件工程师

培训目标： 掌握子系统创建与封装技术，具备大型复杂模型的模块化设计能力

培训内容：

一、子系统基础：子系统概念与价值，虚拟子系统与原子子系统区别，子系统创建方法（子系统模块/选择区域创建），子系统端口与连接

二、条件执行子系统：使能子系统（Enabled Subsystem）配置与应用，触发子系统（Triggered Subsystem）配置，函数调用子系统（Function-Call Subsystem），事件驱动建模方法

三、子系统封装（Masking）：封装编辑器使用，参数对话框设计，图标编辑与自定义，文档与帮助信息配置，封装子系统参数传递机制

四、子系统端口与接口设计：Inport/Outport模块配置，总线信号在子系统中应用，变维度信号处理，接口规范化设计

五、模型引用（Model Reference）：模型引用与子系统对比，模型引用创建与配置，引用模型参数化，独立编译与仿真加速

六、变型子系统（Variant Subsystem）：变型子系统概念与价值，变型条件配置，变型控制变量设计，产品线工程与配置管理

七、库模块开发：Simulink库创建，库链接机制，库模块封装与文档，库链接管理（链接解析/锁定/中断）

八、模型层次化设计原则：自上而下与自下而上设计方法，模型划分粒度准则，接口定义规范，模型复用性设计

九、总线信号应用：总线创建与编辑，总线对象定义，总线选择器/赋值器应用，总线数组与数组总线

十、模型配置与参数管理：模型配置集（Configuration Set）管理，参数对象（Parameter Object）应用，模型工作区与基础工作区，数据字典（Data Dictionary）基础

十一、模型复杂度管理：模型浏览器使用，模型依赖关系分析，模型度量（Model Metrics）统计，模型简化与重构方法

十二、实战演练：大型汽车电控系统模型架构设计（VCU模型层次划分/子系统封装/模型引用），团队协作开发模型组织

SL4. 基于模型设计的工程流程

培训对象： 系统工程师、软件工程师、项目经理、流程负责人

培训目标： 掌握基于模型设计（MBD）的V流程开发方法，具备从需求到测试的全流程工程能力

培训内容：

一、基于模型设计（MBD）概述：MBD核心理念与发展历程，传统开发与MBD流程对比，MBD在汽车/航空航天/工业领域的应用，MBD工具链全景

二、V流程开发模型：需求分析阶段，系统设计阶段，组件实现阶段，集成测试阶段，验证确认阶段，MBD对V流程的支撑

三、需求管理与链接：需求链接基础（Requirements Toolbox），需求导入与创建，需求到模型的追溯链接，需求变更影响分析，需求覆盖率分析

四、模型架构与接口设计：系统架构建模，组件接口定义，信号与总线设计，模型层次与划分，架构设计评审要点

五、模型仿真与验证：功能验证方法，模型在环测试（MIL），软件在环测试（SIL），处理器在环测试（PIL），测试用例与测试 harness 设计

六、模型检查与规范符合性：建模规范检查（MAAB规范/MISRA规范），模型顾问（Model Advisor）使用，模型缺陷检测，模型复杂度控制

七、设计验证与形式化分析：设计错误检测（Design Error Detector），属性证明（Property Proving），模型覆盖度分析，形式化验证方法

八、测试用例管理与自动化：测试管理器（Test Manager）使用，测试用例创建与管理，测试执行自动化，测试报告生成与归档

九、模型与代码的等效性验证：背靠背测试（Back-to-Back Testing），MIL/SIL/PIL结果对比，回归测试策略，等效性验证自动化

十、文档自动生成：模型报告生成器，接口控制文档（ICD）生成，设计说明文档生成，合规性文档自动化

十一、配置管理与版本控制：模型与数据字典的版本控制，Git/SVN与Simulink集成，模型差异比较与合并，基线管理与审计追踪

十二、流程案例实战：完整V流程项目实战（从需求文档到测试报告的全过程），符合ISO 26262/DO-178C的开发流程设计

SL5. 控制系统建模与仿真分析

培训对象： 自动控制工程师、控制系统设计人员、科研人员

培训目标： 掌握控制系统建模与频域/时域分析方法，具备控制系统分析与校正能力

培训内容：

一、控制系统数学模型建立：传递函数模型建立，状态空间模型建立，零极点增益模型，模型之间的相互转换，非线性系统线性化

二、时域响应分析：阶跃响应仿真与分析，脉冲响应仿真，初始条件响应，任意输入响应，时域性能指标（超调量/调节时间/稳态误差）计算

三、频域响应分析：波特图（Bode）绘制与频域特性分析，奈奎斯特（Nyquist）曲线绘制与稳定性判据，尼科尔斯（Nichols）图绘制，幅值裕度与相位裕度计算

四、根轨迹分析：根轨迹绘制方法，根轨迹与系统稳定性，参数变化对根轨迹影响，根轨迹设计与校正

五、PID控制器设计与仿真：PID控制原理，连续PID控制器实现，离散PID控制器实现，PID参数整定方法（试凑法/Ziegler-Nichols），抗积分饱和实现

六、状态反馈控制设计：极点配置设计方法，LQR最优控制设计，状态观测器设计，基于观测器的反馈控制，分离原理验证

七、线性系统分析：能控性与能观性分析，系统稳定性分析（李雅普诺夫方法），系统结构分解，最小实现

八、非线性控制系统：非线性系统特点，典型非线性环节（饱和/死区/间隙/滞环），描述函数法基础，相平面分析基础

九、鲁棒控制基础：不确定系统建模，H无穷控制基本概念，鲁棒稳定性分析，权函数选择方法

十、模型预测控制（MPC）基础：MPC基本原理，MPC控制器配置，约束处理，MPC仿真验证

十一、控制系统的离散化：连续系统离散化方法（零阶保持/一阶保持/双线性变换），采样时间选择，离散等效实现

十二、实战演练：伺服电机位置控制系统设计（从建模到控制器设计再到仿真验证的全过程），多控制器方案对比分析

SL6. 电机控制算法建模与仿真

培训对象： 电机控制工程师、电力电子工程师、嵌入式软件工程师

培训目标： 掌握主流电机控制算法的Simulink建模方法，具备电机控制系统仿真与验证能力

培训内容：

一、电机控制概述与Simulink电机模型：电机控制系统架构，Simulink电机模型库（Motor Control Blockset）介绍，永磁同步电机（PMSM）数学模型，感应电机（IM）数学模型

二、坐标变换理论与实现：Clark变换原理与建模，Park变换原理与建模，反Park变换实现，变换中的角度处理，角度归一化与补偿

三、SVPWM调制算法建模：空间矢量调制（SVPWM）原理，扇区判断与矢量作用时间计算，PWM波形生成，SVPWM与三相逆变器集成

四、电流检测与重构：相电流采样方法，单电阻/双电阻/三电阻采样建模，电流重构算法，电流采样偏置与增益误差补偿

五、转速与位置检测：增量式编码器信号处理，eQEP模块建模，M/T法测速实现，霍尔传感器信号处理，无传感器位置估算基础

六、FOC矢量控制建模：电流环PI控制器设计，转速环PI控制器设计，前馈解耦控制，弱磁控制基础，MTPA最大转矩电流比控制

七、直接转矩控制（DTC）：DTC基本原理，磁链与转矩观测器，滞环比较器实现，开关表选择，DTC与FOC对比分析

八、无刷直流电机（BLDC）控制：BLDC数学模型，梯形波反电动势建模，六步换相控制逻辑，霍尔信号换相实现，无传感器BLDC控制基础

九、电机参数辨识：定子电阻辨识方法，电感参数辨识，反电动势常数辨识，转动惯量辨识，离线参数辨识与在线参数辨识

十、电机控制系统标定：标定参数管理，查表模块应用，标定数据导入导出，A2L文件生成基础，XCP协议基础

十一、电机控制故障保护：过流/过压/欠压保护建模，过热保护实现，堵转检测与保护，故障处理与恢复逻辑

十二、实战演练：永磁同步电机FOC控制系统完整建模，从电流环到速度环的逐级调试，仿真结果分析与性能优化

SL7. 电力电子与电气传动系统仿真

培训对象： 电力电子工程师、电气传动工程师、电源设计人员

培训目标： 掌握电力电子变换器建模方法，具备电气传动系统仿真与分析能力

培训内容：

一、Simscape Electrical（原SimPowerSystems）概述：Simscape Electrical模块库介绍，电气与控制系统联合仿真，物理建模与信号建模区别，电气仿真基础概念

二、功率开关器件建模：IGBT建模与参数设置，MOSFET建模，晶闸管与二极管建模，开关器件特性仿真，损耗计算基础

三、DC-DC变换器仿真：Buck变换器建模，Boost变换器建模，Buck-Boost变换器建模，Cuk变换器建模，闭环控制设计，连续与断续模式仿真

四、整流电路仿真：单相整流电路建模，三相整流电路建模，可控整流（SCR）仿真，整流器谐波分析，功率因数校正（PFC）基础

五、逆变电路仿真：单相逆变器建模，三相逆变器建模，SPWM调制实现，SVPWM调制实现，逆变器输出滤波设计

六、PWM整流器仿真：PWM整流器工作原理，电压定向控制（VOC）建模，直接功率控制（DPC）基础，网侧电流谐波分析

七、电机驱动系统集成：变频器-电机联合仿真，逆变器死区效应仿真，电机电缆影响分析，共模电压与轴电流分析

八、多电平变换器仿真：二极管钳位型多电平变换器，飞跨电容型多电平变换器，级联H桥多电平变换器，调制策略实现

九、软开关技术仿真：谐振变换器基础，零电压开关（ZVS）仿真，零电流开关（ZCS）仿真，LLC谐振变换器建模

十、电能质量分析：谐波分析（FFT），总谐波畸变率（THD）计算，功率因数计算，电能质量指标仿真，滤波器设计

十一、热仿真基础：功率器件损耗计算，热网络模型建立，稳态与瞬态热分析，散热器设计验证

十二、实战演练：电动汽车电机驱动系统仿真（电池-逆变器-电机完整系统），不同工况（加速/制动/稳态）仿真分析，效率与热损耗评估

SL8. Simscape物理系统建模

培训对象： 多物理场仿真工程师、机电系统工程师、科研人员

培训目标： 掌握Simscape物理网络建模方法，具备机电液等多物理域系统仿真能力

培训内容：

一、Simscape概述与物理建模基础：Simscape物理网络建模理念，物理信号与Simulink信号区别，物理单位与变量，物理建模流程，Simscape产品家族

二、Simscape Foundation库使用：基础元件库介绍，机械平移/旋转元件，电气元件，液压/气动元件，热力元件，多域接口模块

三、物理网络连接与建模：物理信号线（Physical Signal）使用，物理连接端口（Conserving Port）原理，物理网络求解器，初始条件设置

四、机械系统建模：质量块与弹簧阻尼器建模，摩擦模型实现，机械传动机构建模，齿轮箱与差速器建模，多体系统基础

五、液压/气动系统建模：液压泵/阀/缸建模，液压管路动态特性，液压油属性设置，气动元件建模，液压控制系统仿真

六、热力系统建模：热容与热阻建模，热对流/传导/辐射实现，热交换器建模，温度分布仿真，热电耦合分析

七、多域物理系统集成：机电系统建模（电机+机械负载），电液系统建模，热-电-机耦合系统，多能量域能量转换

八、物理系统参数化：物理参数定义与管理，参数查表与插值，物理变量范围检查，参数灵敏度分析

九、物理系统可视化：物理系统动画显示，传感器与执行器可视化，物理变量实时显示，Simscape结果浏览器

十、物理系统线性化：物理系统线性化方法，工作点设置，线性化模型提取，小信号分析应用

十一、实时仿真与HIL准备：物理模型实时化处理，模型简化方法，固定步长求解器配置，代码生成准备

十二、实战演练：机电一体化系统完整建模（直流电机+齿轮箱+机械臂+控制系统），多物理域协同仿真与优化

SL9. 状态机与逻辑控制（Stateflow）

培训对象： 控制逻辑设计人员、嵌入式软件工程师、系统工程师

培训目标： 掌握Stateflow状态机建模方法，具备复杂逻辑控制系统设计与仿真能力

培训内容：

一、Stateflow概述与基础概念：Stateflow在逻辑控制中的应用，有限状态机（FSM）理论，Stateflow编辑器界面，状态与转移基本概念，Stateflow与Simulink集成

二、状态与转移设计：状态创建与层次化，转移连接与条件，事件触发转移，默认转移与历史节点，状态动作（entry/during/exit）

三、数据类型与表达式：Stateflow数据类型，MATLAB表达式应用，C语言表达式支持，类型转换与数据对象

四、函数与函数调用：图形函数（Graphical Function）创建，真值表函数（Truth Table）应用，MATLAB函数调用，外部函数接口

五、状态层次与并行机制：状态嵌套与父状态，历史节点应用，并行（AND）状态与互斥（OR）状态，状态激活顺序控制

六、事件与消息通信：本地事件定义与广播，输入事件触发，输出事件产生，消息通信基础，事件广播与队列

七、时间逻辑与时序控制：绝对时间逻辑（after/elapsed），事件计数逻辑（count），时序图设计，超时与周期性控制

八、状态机与Simulink数据交互：输入/输出数据端口，共享数据存储，数据字典应用，总线信号在Stateflow中的应用

九、模型检查与调试：Stateflow调试器使用，动画仿真与状态追踪，状态覆盖度分析，模型顾问检查

十、代码生成与部署：Stateflow代码生成选项，C代码生成配置，代码效率优化，与手写代码集成

十一、典型应用模式：模式状态机设计，故障处理状态机，操作模式切换，安全逻辑实现，初始化与复位设计

十二、实战演练：电机控制系统故障保护状态机设计（正常/故障/紧急停止等状态转移），综合逻辑控制与连续控制联合仿真

SL10. 代码生成基础（Embedded Coder）

培训对象： 嵌入式软件工程师、算法工程师、自动代码生成人员

培训目标： 掌握Embedded Coder自动代码生成方法，具备从模型到嵌入式C代码的完整流程能力

培训内容：

一、自动代码生成概述：代码生成在MBD流程中的定位，Embedded Coder功能概述，代码生成工作流程，代码生成选项配置

二、模型配置与代码生成设置：系统目标文件（System Target File）选择，求解器与步长配置，硬件实现设置（Hardware Implementation），代码生成目标优化选项

三、数据对象与自定义存储类：Simulink数据对象（Simulink.Signal/Simulink.Parameter），存储类（Storage Class）配置，自定义存储类创建，信号与参数的代码生成控制

四、函数原型与控制：函数包装（Function Packaging）选项，函数名控制，函数参数传递方式，可重用函数配置

五、子系统代码生成控制：原子子系统与代码生成，函数调用子系统代码，可重用子系统代码生成，模型引用代码生成

六、状态机代码生成：Stateflow代码生成选项，状态机函数封装，事件处理代码生成，时序逻辑代码实现

七、代码优化技术：信号存储优化，表达式折叠，块减少优化，死代码消除，内联参数配置，代码效率与可读性平衡

八、代码与数据接口设计：模型接口定义，导入/导出数据配置，外部代码集成，中断服务程序集成，RTOS集成基础

九、代码验证与测试：软件在环（SIL）测试，处理器在环（PIL）测试，代码与模型等效性验证，代码覆盖度分析

十、代码风格与命名规范：标识符命名控制，代码注释生成，代码格式定制，符合MISRA规范的代码生成

十一、AUTOSAR代码生成基础：AUTOSAR软件组件建模，AUTOSAR代码生成配置，ARXML文件生成，AUTOSAR运行时环境集成

十二、实战演练：电机控制算法模型到嵌入式C代码的完整生成流程，代码效率分析与优化，SIL/PIL验证实践

SL11. 快速原型与硬件在环仿真（HIL）

培训对象： 电控系统开发工程师、测试工程师、验证工程师

培训目标： 掌握快速原型（RCP）与硬件在环（HIL）仿真方法，具备控制器测试与验证能力

培训内容：

一、快速原型（RCP）概述：RCP在V流程中的定位，RCP系统组成（实时机/I/O硬件），RCP工作流程，RCP与最终ECU开发的关系

二、Speedgoat实时目标机：Speedgoat硬件平台介绍，实时机选型与配置，I/O模块扩展，目标机与主机通信

三、Simulink实时系统集成：Simulink Real-Time工具包，实时应用构建，实时机引导与启动，实时应用下载与执行

四、I/O接口配置：模拟输入/输出模块配置，数字输入/输出配置，编码器接口配置，PWM输入/输出配置，CAN通信接口配置

五、实时应用交互：外部模式（External Mode）仿真，实时参数调优，实时信号监视，数据采集与记录

六、快速原型案例：电机控制器快速原型实现，从Simulink模型到实时机运行，传感器信号模拟，驱动信号输出验证

七、硬件在环（HIL）概述：HIL在测试流程中的定位，HIL系统架构，HIL与RCP区别，HIL应用场景（回归测试/极限测试/故障注入）

八、HIL测试系统构建：被控对象模型实时化，HIL测试系统架构，模型与I/O映射，故障注入单元（FIU）配置

九、测试自动化与管理：测试序列与测试用例设计，自动化测试执行，测试报告生成，回归测试策略

十、负载模拟与信号调理：功率级HIL基础，传感器信号模拟，执行器负载模拟，信号调理电路设计

十一、ECU测试与标定：XCP/CCP协议基础，测量与标定接口集成，CANape/INCA与Simulink协同，标定数据管理

十二、实战演练：电机控制器HIL测试系统搭建（被控对象模型+实时机+故障注入），完整测试用例设计与执行

SL12. 基于TargetLink的生产级代码生成

培训对象： 汽车电子软件工程师、功能安全开发人员、量产项目工程师

培训目标： 掌握dSPACE TargetLink生产级代码生成工具，具备符合功能安全（ISO 26262）的量产代码开发能力

培训内容：

一、TargetLink概述与定位：TargetLink在汽车电子开发中的定位，TargetLink与Embedded Coder对比，生产级代码特点（效率/可读性/可配置性），TargetLink产品组成

二、TargetLink建模规范：TargetLink模块库介绍，符合TargetLink要求的建模方法，定标（Scaling）概念与实现，数据类型定义与定标策略

三、定标（Scaling）深入：定点数基础（字长/小数长度/斜率/偏置），定标方案设计，定标一致性检查，物理值与整数值转换，溢出与精度分析

四、实现选项（Implementation Options）配置：模块级实现选项，信号级实现选项，函数划分与控制，存储类与内存分配，全局变量与局部变量控制

五、代码生成流程：TargetLink代码生成器配置，代码生成过程控制，生成代码结构分析，代码与模型的双向追溯

六、代码集成与编译：生成代码与手写代码集成，运行时环境（RTE）适配，编译器选项配置，链接脚本与内存映射

七、仿真与验证：模块在环（MIL）仿真，软件在环（SIL）仿真，处理器在环（PIL）仿真，定标影响的仿真验证，代码与模型的等效性验证

八、文档自动生成：TargetLink文档生成器配置，变量与函数文档，接口控制文档（ICD）生成，定标信息文档

九、符合功能安全（ISO 26262）的开发：TargetLink安全手册解读，模型与代码的规范符合性检查，工具置信度（Tool Confidence Level）分析，安全相关配置

十、AUTOSAR代码生成：TargetLink对AUTOSAR的支持，软件组件建模，AUTOSAR代码生成配置，ARXML文件生成与交换

十一、OSEK/VDX操作系统集成：任务与中断配置，操作系统集成接口，任务通信机制，资源与事件管理

十二、实战演练：基于TargetLink的电机控制器量产代码开发，从模型设计到定标配置再到代码生成的完整流程，代码效率与ROM/RAM分析

SL13. 新能源汽车电控系统建模

培训对象： 新能源汽车电控工程师、电池管理系统（BMS）开发人员、整车控制（VCU）工程师

培训目标： 掌握新能源汽车电控系统建模方法，具备VCU/BMS/电机控制器联合仿真能力

培训内容：

一、新能源汽车电控系统架构：整车控制器（VCU）功能，电池管理系统（BMS）功能，电机控制器（MCU）功能，车载充电机（OBC）与DC/DC，系统通信与网络

二、整车动力学建模：车辆纵向动力学模型，轮胎与路面模型，驾驶员模型，整车质量与坡度影响，行驶阻力建模

三、动力电池系统建模：电池电化学模型基础，等效电路模型（Rint/RC/Thevenin/PNGV），电池参数辨识，SOC估算算法建模（安时积分/卡尔曼滤波），SOH/SOP估算基础

四、电池热管理建模：电池生热模型，冷却系统模型（风冷/液冷），热平衡仿真，加热策略建模，热失控预警基础

五、驱动系统建模：永磁同步电机模型，逆变器与损耗模型，传动系统模型，能量回收制动建模，驱动系统效率Map图生成

六、整车控制策略建模：驾驶意图解析（加速踏板/制动踏板/挡位），扭矩需求计算，扭矩分配策略，工作模式管理（EV/HEV/串联/并联）

七、能量管理策略建模：规则型能量管理策略（CD-CS/功率跟随），优化型能量管理策略基础（ECMS/动态规划），电池SOC维持策略，发动机启停控制

八、制动能量回收策略：再生制动与摩擦制动协调，制动稳定性考虑，能量回收效率优化，不同制动强度策略

九、热管理策略建模：电池加热与冷却控制，电机热管理，座舱热管理，热泵系统控制基础，低温续航优化

十、故障诊断与安全策略：故障分级与处理机制，传感器故障诊断，执行器故障诊断，网络通信故障诊断，故障容错与跛行回家

十一、车辆通信网络建模：CAN通信网络建模，CAN报文解析与打包，XCP/CCP标定协议，UDS诊断协议基础，AUTOSAR网络管理基础

十二、实战演练：纯电动汽车整车控制系统完整建模，NEDC/WLTC工况仿真分析，能量消耗与续驶里程评估

SL14. 飞行器与无人系统仿真

培训对象： 航空航天工程师、无人机开发人员、导航制导与控制研究人员

培训目标： 掌握飞行器动力学建模与控制系统仿真方法，具备无人系统仿真与验证能力

培训内容：

一、飞行器建模基础：坐标系定义与转换（地心系/地理系/机体系），欧拉角与四元数，刚体六自由度运动方程，气动力与力矩建模，推进系统建模

二、固定翼飞行器建模：气动系数与导数，重心与气动中心，舵面与控制效率，发动机推力模型，起落架与地面效应

三、旋翼飞行器建模：多旋翼动力学，旋翼气动模型，电机与螺旋桨模型，混控器（Mixer）设计，重心偏移与干扰补偿

四、航空航天工具箱（Aerospace Toolbox）应用：大气环境模型（国际标准大气），地球模型（WGS84），坐标转换函数，飞行器模块库

五、导航系统仿真：惯性导航（INS）原理仿真，GPS导航仿真，组合导航（INS/GPS）仿真，卡尔曼滤波在导航中的应用，传感器误差建模

六、飞行控制系统设计：增稳与控制增稳系统（SAS/CAS），姿态控制器设计，高度/速度控制器设计，导航引导逻辑，自动着陆控制

七、制导与路径规划：制导律设计（比例导引/纯追踪），路径跟随算法，航点管理，避障与重规划，任务规划器建模

八、无人机自主飞行建模：起飞与降落控制，悬停与定点控制，航线飞行与任务执行，应急返航逻辑，地理围栏与安全边界

九、多机协同仿真：多无人机编队控制，协同任务分配，通信链路建模，碰撞避免策略，集群协同算法基础

十、视景仿真与可视化：FlightGear接口配置，三维视景显示，飞行轨迹可视化，传感器视场显示

十一、硬件在环（HIL）仿真准备：飞控硬件在环仿真架构，传感器信号模拟，执行器驱动仿真，飞控代码生成准备

十二、实战演练：多旋翼无人机自主飞行控制系统完整建模，从传感器仿真到控制律设计再到任务规划

SL15. 工业自动化与机器人仿真

培训对象： 工业自动化工程师、机器人工程师、机电系统集成人员

培训目标： 掌握工业机器人与自动化系统建模方法，具备虚拟调试与数字孪生应用能力

培训内容：

一、工业自动化系统建模概述：自动化系统层级（现场层/控制层/管理层），工业通信协议仿真（Profinet/EtherCAT），PLC与Simulink协同仿真，虚拟调试（Virtual Commissioning）概念

二、机器人运动学建模：机器人连杆坐标系建立（DH参数法），正运动学计算，逆运动学求解，工作空间分析，奇异性分析

三、机器人动力学建模：牛顿-欧拉法，拉格朗日法，机器人动力学参数辨识，关节摩擦力建模，动力学仿真应用

四、机器人工具箱（Robotics System Toolbox）应用：机器人模型导入（URDF格式），运动学与动力学函数，轨迹规划算法，机器人可视化

五、轨迹规划与生成：关节空间轨迹规划（多项式/梯形/样条），笛卡尔空间轨迹规划，直线/圆弧插补，速度规划与平滑处理，轨迹时间优化

六、机器人控制系统设计：单关节PID控制，计算力矩控制，阻抗控制基础，力/位混合控制，机器人自适应控制基础

七、Simscape Multibody多体建模：刚体与关节定义，约束与驱动，碰撞与接触建模，传感器与执行器，三维可视化与动画

八、工业生产线仿真：传送带与输送系统建模，工件与物料流仿真，传感器（光电/接近/视觉）建模，执行器（气缸/夹爪）建模

九、PLC与Simulink协同仿真：PLC代码（IEC 61131-3）导入，OPC通信接口，软PLC仿真，PLC与虚拟模型交互，虚拟调试流程

十、机器视觉与感知仿真：摄像头模型仿真，图像采集与处理，视觉伺服控制基础，物体识别与定位仿真，视觉引导抓取

十一、数字孪生基础：数字孪生概念与架构，物理系统与虚拟模型同步，实时数据映射，状态监测与预测，数字孪生在工业中的应用

十二、实战演练：工业机器人搬运工作站虚拟调试，机器人模型导入、轨迹规划、PLC协同控制的完整流程