構(gòu)建基于PXI電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)EHB駕駛員在回路混合仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

　　2、 駕駛員混合仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)總體構(gòu)造

　　硬件結(jié)構(gòu)如下圖所示，在原博世ESP8.0 HCU基礎(chǔ)上增加高壓蓄能器、高壓泵電機(jī)等元件，改造成EHB液壓控制單元。混合仿真平臺(tái)存在兩個(gè)回路。一個(gè)是信號(hào)的回路，PXI-8464接受轉(zhuǎn)角傳感器的CAN總線信號(hào)，PXI-6289采集踏板行程傳感器、改造的液壓控制單元中四個(gè)輪缸壓力傳感器信號(hào)和高壓蓄能器中的壓力傳感器信號(hào)。上述信號(hào)傳送給PXI-8196中實(shí)時(shí)運(yùn)行的車(chē)輛模型。實(shí)時(shí)模型給出的控制信息通過(guò)DMA方式傳送給PXI-7851R，根據(jù)自定義的I/O接口控制HCU單元中的電磁閥、泵電機(jī)，完成閉環(huán)。另一路是駕駛員的回路，即駕駛員觀察顯示器中車(chē)輛的三維動(dòng)畫(huà)通過(guò)駕駛員操縱單元中的方向盤(pán)和油門(mén)、剎車(chē)踏板控制車(chē)輛。NI公司的一系列硬件產(chǎn)品為搭建這樣一個(gè)混合仿真實(shí)驗(yàn)提供了強(qiáng)有力的保證?！　?/p>

 

　　基于LabVIEW和VeriStand開(kāi)放式的開(kāi)發(fā)環(huán)境的軟件架構(gòu)如上圖所示。LabVIEW作為客戶端調(diào)用DYNAanimation車(chē)輛三維動(dòng)畫(huà)顯示軟件的ActiveX控件實(shí)現(xiàn)顯示功能。通過(guò)VeriStand VI中Workspace VI實(shí)現(xiàn)Workspace與LabVIEW的數(shù)據(jù)交換。VeriStand兼容用戶自定義的FPGA I/O接口，利用FPGA靈活高效的特點(diǎn)在無(wú)需改變硬件配置的情況下完成控制器的快速原型。

　　3、 車(chē)輛實(shí)時(shí)模型的建立

　　3.1、Tesis DYNAware的車(chē)輛模型

　　NI VeriStand支持第三方軟件DYNAware生成的模型文件。DYNAware是Tesis公司開(kāi)發(fā)的一款全面高效的車(chē)輛動(dòng)力學(xué)仿真軟件，從電腦上的汽車(chē)概念設(shè)計(jì)，到汽車(chē)動(dòng)力學(xué)控制器與硬件結(jié)合的硬件在環(huán)試驗(yàn)環(huán)境，都可以通過(guò)其達(dá)到很好的效果，仿真結(jié)果可以通過(guò)DYNAanimation軟件在顯示器上實(shí)時(shí)顯示。在德國(guó)幾乎所有的汽車(chē)制造商都在使用DYNAware的產(chǎn)品，世界范圍內(nèi)也非常流行，基于不同的需求為生產(chǎn)廠家和零部件供應(yīng)商提供了適當(dāng)?shù)姆抡孳浖Ｍㄟ^(guò)在圖形化界面中設(shè)置參數(shù)，簡(jiǎn)潔直觀地完成建模。建模對(duì)象包括整車(chē)尺寸、輪胎、前后軸、懸架、發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系、空氣動(dòng)力學(xué)等模型，可以建立多達(dá)幾十個(gè)自由度的車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模型，很好地反應(yīng)車(chē)輛在各種工況條件下的動(dòng)力學(xué)特性?！　?/p>

 

　　3.2、EHB控制器模型

　　EHB控制器模型首先接受車(chē)輛模型傳來(lái)的縱向加速度和輪速，估計(jì)參考車(chē)速。同時(shí)接受方向盤(pán)轉(zhuǎn)角，橫擺角速度、側(cè)向加速度，利用估計(jì)的參考車(chē)速估計(jì)質(zhì)心側(cè)偏角。汽車(chē)穩(wěn)定行駛時(shí)，目標(biāo)制動(dòng)力矩與制動(dòng)踏板位移成比例關(guān)系。汽車(chē)失穩(wěn)時(shí)，EHB系統(tǒng)主要的控制對(duì)象是汽車(chē)的橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角。其中橫擺角速度控制模塊采用PD控制方法，控制實(shí)際橫擺角與理想二自由度橫擺角之間的偏差，輸出為目標(biāo)制動(dòng)力矩。質(zhì)心側(cè)偏角控制采用門(mén)限值控制方法，根據(jù)超出門(mén)限的程度施加制動(dòng)力矩。根據(jù)車(chē)輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)協(xié)調(diào)上述三種模式下的輸出量得到目標(biāo)制動(dòng)力矩。調(diào)用制動(dòng)力矩—輪缸壓力模塊，計(jì)算出目標(biāo)輪缸壓力，再轉(zhuǎn)入開(kāi)關(guān)電磁閥數(shù)字PID控制模塊，輸出電磁閥的占空比。此外，根據(jù)高壓蓄能器設(shè)定壓力及HCU的工作狀態(tài)輸出泵電機(jī)的占空比，控制框圖如下圖所示：