車輛控制系統(tǒng)開發(fā)軟件閉環(huán)模擬方法
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4 實時軟件模擬的應(yīng)用
4.1 改進(jìn)的開發(fā)過程
前面介紹的V 字形的開發(fā)過程由于存在各個階段的不銜接，導(dǎo)致開發(fā)效率的降低，通過實時軟件閉環(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)行實時模擬，不但應(yīng)對對象模型可以貫徹整個開發(fā)過程，而且控制器模型也始終貫徹整個開發(fā)過程。
(2) 單片機(jī)實時模擬：在這一階段通過嵌入式工具箱生成實時代碼，通過S 函數(shù)建立CAN 通信模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換。在這一階段模擬過程是運(yùn)行單片機(jī)的程序，所以控制算法得到真實的驗證。
(3) 實時硬件模擬：這一過程是在上階段的基礎(chǔ)上進(jìn)行，主要是控制器硬件的驗證，所以只需比較短的時間。因為大量的算法驗證主要在第二階段，第三階段只是驗證硬件，這樣大大降低了開發(fā)難度。
(4) 系統(tǒng)驗證：這一階段主要用于道路試驗，將車輛模型用實際車輛代替。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)試過程當(dāng)控制程序參數(shù)修改時，采用第二階段的純軟件實時模擬進(jìn)行驗證，待算法沒有問題時就可以馬上進(jìn)行道路試驗，這樣增加了程序的可靠性。
可以看出，通過這一過程可以有效地縮短開發(fā)過程，開始的模擬與最后的產(chǎn)品樣機(jī)幾乎是同一套模型，這樣實現(xiàn)了開發(fā)過程的每個階段有機(jī)銜接，無縫連接。圖6 為新的開發(fā)過程。
圖6 軟硬件集成化的開發(fā)過程
4.2 系統(tǒng)實際工作過程的標(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)生真實的帶有干擾的傳感信號，這樣模擬很好的控制系統(tǒng)往往在實際系統(tǒng)中得不到很好的控制效果，這要求把實際系統(tǒng)的信號進(jìn)行采集，類似于采集”路譜”，然后在試驗系統(tǒng)中進(jìn)行回放，這樣就可以測試控制器的響應(yīng)并修改相關(guān)的控制算法。采用本系統(tǒng)可以很容易實現(xiàn)這一功能，這對ECU 的改進(jìn)具有重要的意義。這一工作包括兩個部分，一部分是信號的采集，利用CAN 通信將控制器采集的信號傳遞到上位PC 中，在MATLAB 環(huán)境中可以將它們存入數(shù)據(jù)工作空間中。
在試驗室條件下可以循環(huán)播放這一數(shù)據(jù)，仔細(xì)驗證與修改控制參數(shù)，研究濾波方案，這樣提供了一種非常真實的模擬環(huán)境。為節(jié)省時間可以參考這些實際數(shù)據(jù)，人工產(chǎn)生各種噪聲信號（用軟件很容易產(chǎn)生各種信號，例如壓力的干擾信號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，并且費時費工）。采用純軟件單片機(jī)模擬可以避開硬件傳感系統(tǒng)，直接將真實的傳感信號導(dǎo)入到單片機(jī)內(nèi)部，這是非常簡單的。
對于外部硬件驅(qū)動來說，在實時硬件模擬時需要功率系統(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 模塊化的實時硬件系統(tǒng)
實時硬件系統(tǒng)實際上包含有輸入和輸出兩個部分，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
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)特點是軟、硬件系統(tǒng)一體化，并貫穿整個開發(fā)過程中，大大提高了開發(fā)效率，縮短了開發(fā)時間。系統(tǒng)是一種通用的開發(fā)平臺，幾乎可以應(yīng)用于任何車輛電子控制系統(tǒng)，更重要的是，它是一個開放的開發(fā)平臺，所有資源對用戶都是開放的，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)
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