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)
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VeriStand與DYNAanimation的連接
上面的循環(huán)通過(guò)Workspace VI啟動(dòng)VeriStand，獲取通道數(shù)據(jù)包括Simulation Time、Animation Data、Display Data。下方的循環(huán)利用ActiveX控件將動(dòng)畫和顯示數(shù)據(jù)傳送給DYNAanimation。
通過(guò)ActiveX方法控制DYNAanimation
DYNAanimation將實(shí)時(shí)仿真結(jié)果在虛擬現(xiàn)實(shí)的環(huán)境中直接現(xiàn)實(shí)出來(lái)。其中，Animation Data數(shù)組中每十二個(gè)元素代表一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體（如車身、輪胎）相對(duì)于大地坐標(biāo)系的位置參數(shù)。Display Data用于界面的數(shù)據(jù)顯示，比如車速表、轉(zhuǎn)速表等。
FPGA I/O示意圖
液壓控制單元在改裝博世ESP的基礎(chǔ)上得到，四個(gè)輪缸各由兩個(gè)高速開(kāi)關(guān)閥控制，一個(gè)控制從高壓蓄能器增壓，一個(gè)控制向低壓蓄能器減壓，需8路PWM信號(hào)。2路PWM輸出負(fù)責(zé)對(duì)泵電機(jī)的控制。VeriStand中默認(rèn)的PXI-7851R的通道資源擁有8路PWM輸出，而這里需要10路PWM輸出。通過(guò)自定義FPGA VI，修改VeriStand配置文件夾中7851R的fpgaconfig文件，新增2路數(shù)字輸入輸出接口為PWM輸出，滿足應(yīng)用的需要?？梢?jiàn)基于VeriStand的自定義FPGA I/O功能使混合仿真平臺(tái)具有靈活方便的擴(kuò)展性能。
5、仿真平臺(tái)的功能演示
5.1、駕駛員在環(huán)麋鹿測(cè)試
在DYNAanimation環(huán)境下建立三維圖像文件，包括道路、標(biāo)識(shí)線、車身模型、輪胎、路障等，進(jìn)行駕駛員在環(huán)的“麋鹿”測(cè)試。在車速為80km/h時(shí)對(duì)比打開(kāi)穩(wěn)定性控制與關(guān)閉穩(wěn)定性控制車輛的操縱響應(yīng)。在實(shí)時(shí)仿真結(jié)束，保存錄像并進(jìn)行對(duì)比。在打開(kāi)穩(wěn)定性控制時(shí)，駕駛員可以平穩(wěn)地實(shí)現(xiàn)車輛的變線，車輛的運(yùn)動(dòng)軌跡符合駕駛員的預(yù)期，如左下圖所示。當(dāng)關(guān)閉穩(wěn)定性控制時(shí)，車輛失控跑出跑道?；赩eriStand構(gòu)建的駕駛員在環(huán)測(cè)試平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)逼真的產(chǎn)品演示。
開(kāi)啟穩(wěn)定性控制
關(guān)閉穩(wěn)定性控制
5.2、利用激勵(lì)進(jìn)行正弦延遲測(cè)試
正弦延遲測(cè)試是美國(guó)國(guó)家高速安全局（NHTSA）規(guī)定的126號(hào)法規(guī)，用于檢測(cè)車輛的側(cè)向穩(wěn)定性能。不同于麋鹿測(cè)試，現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)中需要通過(guò)轉(zhuǎn)向機(jī)器人完成。VeriStand的配置實(shí)時(shí)激勵(lì)功能很好地幫助我們完成該項(xiàng)測(cè)試。試驗(yàn)在干燥、平直附著系數(shù)為0.9的道路上進(jìn)行，方向盤轉(zhuǎn)角進(jìn)行后半周期帶有延遲的正弦輸入，頻率為0.7HZ，第二次波峰出現(xiàn)后有400ms的延遲。方向盤轉(zhuǎn)角及實(shí)驗(yàn)流程如下圖，其中A為80km/h下車輛側(cè)向加速度達(dá)到0.3g時(shí)方向盤的轉(zhuǎn)角。
正弦延時(shí)輸入
試驗(yàn)流程
通過(guò)實(shí)時(shí)激勵(lì)功能里的正弦函數(shù)、延時(shí)函數(shù)編制激勵(lì)文件，通過(guò)記錄功能保存橫擺角速度的變化曲線。VeriStand大大降低了編程的復(fù)雜性，減少測(cè)試系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)時(shí)間。
6、總結(jié)
利用VeriStand我們?cè)诙虝r(shí)間內(nèi)搭建起一個(gè)功能豐富的混合仿真平臺(tái)，使我們有更多的精力投入到控制策略的研究上來(lái)；VeriStand Engine將實(shí)時(shí)測(cè)試系統(tǒng)的任務(wù)和功能在內(nèi)部進(jìn)行實(shí)施與優(yōu)化，幫助實(shí)時(shí)測(cè)試系統(tǒng)以更快的速度運(yùn)行，大大降低了應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)和維護(hù)成本；基于FPGA的自定義I/O設(shè)置提高了系統(tǒng)硬件的可擴(kuò)展性，通過(guò)FPGA虛擬傳感器可擴(kuò)展為基于單片機(jī)控制器的硬件在環(huán)測(cè)試平臺(tái)；總之，NI公司一系列軟件和硬件產(chǎn)品幫助我們靈活、高效、直觀地實(shí)現(xiàn)EHB混合仿真測(cè)試平臺(tái)，為產(chǎn)品的研制奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
評(píng)論