VS 数学模型读取输入文件，写入输出文件，并从内部数学模型计算变量。 除了扫描输入文件以查找与参数和表格相关的关键字外，VS 数学模型还会查找可以应用高级分析（例如线性化）、使用 VS 事件设置高级程序、添加变量、添加方程和执行其他操作的 VS 命令。在 Windows 或非 RT Linux 上运行 VS 数学模型时，还可以启用嵌入式 Python，提供完整编程语言的功能。VS 数学模型包括一个符号计算器，它允许输入以数字方式或以涉及其他模型参数和变量的公式表示。VS数学模型还包括一个带有高级命令的预处理器，允许用户在运行时通过添加方程来定制和扩展模型。导入变量可以被分配到涉及其他模型变量的公式中。例如，每个轮胎的道路摩擦力变量可以用运行时定义的方程来重新定义，这些方程是基于模型中的其他变量。

 

在运行时可以为各种目的定义新的变量：导入、导出和输出，常数参数，以及在其他方程中使用的辅助变量。VS命令也可以用于以新状态变量的形式增加自由度，这些状态变量将由相应用户定义的微分方程的数值积分来计算。

 

VS数学模型保持两套单位。在所有的方程中都使用内部SI单位，这样就不会使用任何比例系数。角度是弧度，长度是米，时间是秒，等等。用户单位被分配给每个不是整数的变量。默认情况下，这些是相关参数或变量的常用单位：角度是度，尺寸是mm，车速是km/h，加速度是g，等等。

所有参数和变量的用户单位都可以用VS命令来改变。此外，新的单位可以被定义并分配给任何参数或变量。例如，通常以km/h为单位的车辆前进速度，有时可以设置为mi/h、m/s或其他单位。

 

用 VS 命令添加的新变量可以用同样用 VS 命令定义的方程计算。方程可以是代数式的，涉及模型中所有现有和新的变量和参数。也可以添加微分方程；代数方程是在运行时为新变量的导数定义的。

可以在模拟中的不同时间插入方程：初始化期间、时间步开始时和时间步结束时等。

还可以为可用于外部软件的现有导入变量添加方程式。 无需从 Simulink 等外部软件获取力、力矩、控制等，而是可以使用 VS 命令指定的方程来定义它们。 例如，为模拟 K&C 测试指定力和力矩以约束车辆弹簧质量，例如本页顶部显示的视频。

 

最强大的功能之一是 VS 事件。 设置未决定事件，其中监控变量并将其与公式（数字、另一个变量或涉及其他变量和内置函数的符号表达式）进行比较。 当比较（<、>、= 等）为真时，将加载一个新数据文件，该文件几乎可以更改模型中的任何内容。 从开环到闭环控制； 更换轮胎； 改变道路； 重置某些车辆状况； 启用和禁用写入文件。

事件通常用于编写复杂的测试程序并通过添加新的灵敏度来扩展数学模型。

 

VS 数学模型包括非线性常微分方程 (ODEs)。 这些用于计算模型对驾驶员控制、与地面的交互等的响应，作为时间的函数。 在正常操作中，使用与物理测试相同的方法查看和分析模拟测试结果。在某些情况下，经典的频域方法是有帮助的，如特征值和Bode图。然而，这些方法都是基于具有线性运动方程的系统模型。尽管完整的VS模型方程是非线性的，但在仿真运行过程中的任何时候，都可以用扰动法将整个系统的行为近似为线性系统。在仿真运行期间的任何时候，VS 命令 LINEARIZE 可用于应用内置扰动算法来为线性化系统创建 A、B、C 和 D 矩阵，并将它们写入 MATLAB M 文件。

 

仿真运行完成后，可以将运行过程中生成的 M 文件加载到 MATLAB 中进行分析。 此功能通常用于 BikeSim 分析以识别振动模式； 作为 VS 功能，它也可用于所有时域模型。注意：扰动方法不适用于 HIL 系统或已在具有自己的 ODE 的外部软件中扩展的模型。

 

VS 数学模型具有内置功能，可以对 VS 数学模型的当前状态进行“快照”，并将其保存在内存中以备将来使用。 快照包含当前仿真时间，加上所有状态变量的当前值（包括内置变量、使用 VS 命令添加的变量，以及所有活动导入变量的当前值（如果有的话）。

这可以通过 VS 命令 START_SAVE_TIMER 以固定的时间间隔进行，或者只在感兴趣的时候，当 VS 事件被触发时，使用 VS 命令 SAVE_STATE。另一个命令RESTORE_STATE是用来恢复已保存的状态。这个命令是用VS事件触发的，在改变模型参数后进行，以改变下次尝试的行为。SAVE/RESTORE功能在内部用于执行作为LINEARIZE命令基础的扰动。这种能力也适用于涉及重复性情况的高级用户，如优化或高级控制算法。

例如，CarSim 工程师与来自 NASCAR、一级方程式、ALMS 和 IndyCar 系列的赛车工程师合作，设置类似的控制策略来限制转弯时的制动和油门控制。 如果车辆无法跟随路径，模型会及时跳回并尝试修改控制。

 

在 Windows 操作系统或非 RT Linux 下运行时，VS 数学模型可以使用 VS 命令 OPT_ENABLE_PYTHON 来启用嵌入式 Python。

加载 Python 后，可以将 VS 参数和变量（数字）放在一个表中，用作 Python 例程的输入，另一个表可以返回输出（也是数字）以供其他 VS 命令使用。 文本字符串也可用作 Python 模块的输入，解释器本身具有读取和写入文件、访问网络资源等的全部功能。