車輛控制系統(tǒng)開發(fā)軟件閉環(huán)模擬方法
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4 實(shí)時(shí)軟件模擬的應(yīng)用
4.1 改進(jìn)的開發(fā)過(guò)程
前面介紹的V 字形的開發(fā)過(guò)程由于存在各個(gè)階段的不銜接，導(dǎo)致開發(fā)效率的降低，通過(guò)實(shí)時(shí)軟件閉環(huán)模擬系統(tǒng)可以有效地改進(jìn)開發(fā)效率，基于這一系統(tǒng)可以形成改進(jìn)的開發(fā)系統(tǒng)。
(1) 系統(tǒng)建模與模擬：這一階段從一開始即開始進(jìn)行實(shí)時(shí)模擬，不但應(yīng)對(duì)對(duì)象模型可以貫徹整個(gè)開發(fā)過(guò)程，而且控制器模型也始終貫徹整個(gè)開發(fā)過(guò)程。
(2) 單片機(jī)實(shí)時(shí)模擬：在這一階段通過(guò)嵌入式工具箱生成實(shí)時(shí)代碼，通過(guò)S 函數(shù)建立CAN 通信模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換。在這一階段模擬過(guò)程是運(yùn)行單片機(jī)的程序，所以控制算法得到真實(shí)的驗(yàn)證。
(3) 實(shí)時(shí)硬件模擬：這一過(guò)程是在上階段的基礎(chǔ)上進(jìn)行，主要是控制器硬件的驗(yàn)證，所以只需比較短的時(shí)間。因?yàn)榇罅康乃惴?yàn)證主要在第二階段，第三階段只是驗(yàn)證硬件，這樣大大降低了開發(fā)難度。
(4) 系統(tǒng)驗(yàn)證：這一階段主要用于道路試驗(yàn)，將車輛模型用實(shí)際車輛代替。采用同一套開發(fā)系統(tǒng)直接放到車輛上進(jìn)行控制，在調(diào)試過(guò)程當(dāng)控制程序參數(shù)修改時(shí)，采用第二階段的純軟件實(shí)時(shí)模擬進(jìn)行驗(yàn)證，待算法沒有問題時(shí)就可以馬上進(jìn)行道路試驗(yàn)，這樣增加了程序的可靠性。
可以看出，通過(guò)這一過(guò)程可以有效地縮短開發(fā)過(guò)程，開始的模擬與最后的產(chǎn)品樣機(jī)幾乎是同一套模型，這樣實(shí)現(xiàn)了開發(fā)過(guò)程的每個(gè)階段有機(jī)銜接，無(wú)縫連接。圖6 為新的開發(fā)過(guò)程。
圖6 軟硬件集成化的開發(fā)過(guò)程
4.2 系統(tǒng)實(shí)際工作過(guò)程的標(biāo)定
車輛控制系統(tǒng)不同于一般的控制系統(tǒng)，它要求高可靠性，而它的工況是各種各樣的，特別是傳感信號(hào)是至關(guān)重要的，由于有各種干擾的存在，控制器抗干擾要強(qiáng)，但在模擬情況下很難產(chǎn)生真實(shí)的帶有干擾的傳感信號(hào)，這樣模擬很好的控制系統(tǒng)往往在實(shí)際系統(tǒng)中得不到很好的控制效果，這要求把實(shí)際系統(tǒng)的信號(hào)進(jìn)行采集，類似于采集”路譜”，然后在試驗(yàn)系統(tǒng)中進(jìn)行回放，這樣就可以測(cè)試控制器的響應(yīng)并修改相關(guān)的控制算法。采用本系統(tǒng)可以很容易實(shí)現(xiàn)這一功能，這對(duì)ECU 的改進(jìn)具有重要的意義。這一工作包括兩個(gè)部分，一部分是信號(hào)的采集，利用CAN 通信將控制器采集的信號(hào)傳遞到上位PC 中，在MATLAB 環(huán)境中可以將它們存入數(shù)據(jù)工作空間中。
在試驗(yàn)室條件下可以循環(huán)播放這一數(shù)據(jù)，仔細(xì)驗(yàn)證與修改控制參數(shù)，研究濾波方案，這樣提供了一種非常真實(shí)的模擬環(huán)境。為節(jié)省時(shí)間可以參考這些實(shí)際數(shù)據(jù)，人工產(chǎn)生各種噪聲信號(hào)（用軟件很容易產(chǎn)生各種信號(hào)，例如壓力的干擾信號(hào)用純模擬可以非常容易地合成，但用硬件的方法則很困難產(chǎn)生，并且費(fèi)時(shí)費(fèi)工）。采用純軟件單片機(jī)模擬可以避開硬件傳感系統(tǒng)，直接將真實(shí)的傳感信號(hào)導(dǎo)入到單片機(jī)內(nèi)部，這是非常簡(jiǎn)單的。
對(duì)于外部硬件驅(qū)動(dòng)來(lái)說(shuō)，在實(shí)時(shí)硬件模擬時(shí)需要功率系統(tǒng)一次次工作，有些設(shè)備耗電也比較大，危險(xiǎn)性也大，采用軟件模擬則可以有效地避免這類問題。
4.3 模塊化的實(shí)時(shí)硬件系統(tǒng)
實(shí)時(shí)硬件系統(tǒng)實(shí)際上包含有輸入和輸出兩個(gè)部分，在許多情況下并不需要輸入、輸出都參與工作，有下面兩種工況，即輸入硬件和輸出硬件模擬。
全硬件模擬部分
圖7 不同模擬系統(tǒng)的配置
5 結(jié)束語(yǔ)
本文介紹的快速開發(fā)系統(tǒng)已成功地應(yīng)用于不同的開發(fā)項(xiàng)目，并將本系統(tǒng)產(chǎn)品化，系統(tǒng)在使用中不斷的完善，并逐步被客戶所接受。本系統(tǒng)特點(diǎn)是軟、硬件系統(tǒng)一體化，并貫穿整個(gè)開發(fā)過(guò)程中，大大提高了開發(fā)效率，縮短了開發(fā)時(shí)間。系統(tǒng)是一種通用的開發(fā)平臺(tái)，幾乎可以應(yīng)用于任何車輛電子控制系統(tǒng)，更重要的是，它是一個(gè)開放的開發(fā)平臺(tái)，所有資源對(duì)用戶都是開放的，用戶可以自行修改和建立特定的模擬開發(fā)模型。
參考文獻(xiàn)
1 The dSPACE, Inc . Solutions for Automotive Control—System and Application. manual 2002(end)
評(píng)論