汽車底盤多ecu協(xié)調(diào)控制試驗臺的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了汽車底盤多ECU協(xié)調(diào)控制試驗臺，彌補對車輛協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的硬件在環(huán)試驗內(nèi)容不足的問題，汽車底盤多ECU協(xié)調(diào)控制試驗臺包括實時平臺和硬件部分。實時平臺由上位機與dSPACE組成，上位機與dSPACE通過PCMCIA總線連接。硬件部分包括電控單元組件等；電控單元組件包括整車協(xié)調(diào)控制ECU、主動懸架ECU、ESC/TCS/ABS?ECU、線控轉(zhuǎn)向ECU與地面負載模擬ECU。整車協(xié)調(diào)控制ECU、主動懸架ECU、ESC/TCS/ABS?ECU、線控轉(zhuǎn)向ECU、地面負載模擬ECU的CAN接口高端與接口低端通過雙絞線和dSPACE?DS2202板卡第一路CAN總線的CAN1H與CAN1L連接。
【專利說明】汽車底盤多ECU協(xié)調(diào)控制試驗臺
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種底盤控制試驗臺，更具體地說，它涉及一種汽車底盤多ECU協(xié)調(diào)控制試驗臺。
【背景技術】
[0002]隨著道路條件改善和汽車技術提高，汽車行駛速度不斷提升，與此同時對車輛主動安全性能要求也不斷提高。近年來，車輛控制系統(tǒng)已在某些方面取得了成功的應用，如防抱死制動系統(tǒng)、牽引力控制系統(tǒng)、電子操縱穩(wěn)定性控制、線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等，并逐漸向主動懸架和四輪轉(zhuǎn)向等方面拓展。然而，這些系統(tǒng)因為自身要完成某些特定功能的特性，對于車整體的動力學性能都存在著某些局限。例如，主動制動會顯著影響車輛質(zhì)心側(cè)偏角，增加側(cè)傾危險；而線控轉(zhuǎn)向在輪胎力達到飽和狀態(tài)時便失去了控制作用。汽車作為一個整體，往往集成多種系統(tǒng)，如何使這些主動安全控制系統(tǒng)有效合理的協(xié)調(diào)工作是車輛底盤控制技術發(fā)展的必然趨勢。因此以實現(xiàn)車輛整體性能最優(yōu)為目標的多ECU協(xié)調(diào)控制成為現(xiàn)今車輛控制領域研究的新熱點。
[0003]目前國內(nèi)對這種集成多E⑶的試驗臺研究較少，多是將ABS (Ant1-lock BrakingSystem防抱死制動系統(tǒng))/TCS (Traction Control System牽引力控制系統(tǒng))/ESC(Electronic Stability Control電子穩(wěn)定控制系統(tǒng))控制EQJ,線控轉(zhuǎn)向EQJ,汽車主動懸架控制ECU，整車性能協(xié)調(diào)控制ECU的兩種或是三種集成到一個實驗臺上，經(jīng)檢索還未有將四種集成于同一試驗臺的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型所要解決的技術問題是彌補現(xiàn)有技術對車輛協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的硬件在環(huán)試驗內(nèi)容不足的問題，提供了一種汽車底盤多ECU協(xié)調(diào)控制試驗臺。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型是采用如下技術方案實現(xiàn)的:所述的汽車底盤多ECU協(xié)調(diào)控制試驗臺包括實時平臺和硬件部分。
[0006]實時平臺是由上位機與dSPACE組成，上位機與dSPACE之間采用PCMCIA總線連接。
[0007]dSPACE包括型號為DS2211的多路1/0板卡、型號為DS2202的多路1/0板卡和V/F轉(zhuǎn)換模塊；
[0008]型號為DS2211的多路1/0板卡和dSPACE的主機中對應的硬件接口之間采用PCI總線連接，型號為DS2202的1/0板卡和dSPACE的主機中對應的硬件接口之間采用PCI總線連接，型號為DS2211的多路1/0板卡的第I至第4PWM測量輸入端和四個V/F轉(zhuǎn)換模塊輸出端之間電線連接，型號為DS2202的1/0板卡的第I至第4D/A通道和四個V/F轉(zhuǎn)換模塊輸入端之間采用電線連接。
[0009]硬件部分包括電控單元組件，即包括整車協(xié)調(diào)控制E⑶、主動懸架E⑶、ESC/TCS/ABS E⑶、線控轉(zhuǎn)向E⑶與地面負載模擬E⑶。[0010]整車協(xié)調(diào)控制E⑶、主動懸架E⑶、ESC/TCS/ABS E⑶、線控轉(zhuǎn)向E⑶、地面負載模擬E⑶的CAN接口高端與接口低端通過雙絞線和dSPACE中DS2202板卡第一路CAN總線的高端CANlH與低端CANlL連接。
[0011]技術方案中所述的硬件部分還包括傳感器組件，傳感器組件包括方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、油門位置傳感器、制動開關傳感器、主缸壓力傳感器、輪缸壓力傳感器、I號力矩傳感器、2號力矩傳感器與線位移傳感器。輪缸壓力傳感器包括左前輪輪缸壓力傳感器、右前輪輪缸壓力傳感器、左后輪輪缸壓力傳感器與右后輪輪缸壓力傳感器；主缸壓力傳感器包括制動主缸前腔壓力傳感器和制動主缸后腔壓力傳感器。方向盤轉(zhuǎn)角傳感器的輸出端與型號為DS2211的多路I/O板卡的第1A/D通道電線連接，油門位置傳感器的輸出端與型號為DS2211的I/O板卡的第2A/D通道電線連接，制動開關傳感器的輸出端與型號為DS2211的I/O板卡的第3A/D通道電線連接，左前輪輪缸壓力傳感器、右前輪輪缸壓力傳感器、左后輪輪缸壓力傳感器、右后輪輪缸壓力傳感器、制動主缸前腔壓力傳感器與制動主缸后腔壓力傳感器的輸出端依次和型號為DS2211的多路I/O板卡的第4至第9A/D通道電線連接。
[0012]技術方案中所述的I號力矩傳感器通過電線連接到線控轉(zhuǎn)向ECU，2號力矩傳感器通過電線連接到地面負載模擬ECU，線位移傳感器通過電線連接到線控轉(zhuǎn)向ECU。
[0013]技術方案中所述的硬件部分還包括HCU驅(qū)動器、路感電機驅(qū)動器、轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機驅(qū)動器與負載電機驅(qū)動器。HCU驅(qū)動器與液壓控制單元HCU之間通過電線連接；路感電機驅(qū)動器與線控轉(zhuǎn)向ECU之間通過電線連接；轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機驅(qū)動器與線控轉(zhuǎn)向ECU之間通過電線連接；負載電機驅(qū)動器與地面負載模擬ECU之間通過電線連接。
[0014]技術方案中所述的硬件部分還包括地面負載模擬系統(tǒng)，地面負載模擬系統(tǒng)包括2號力矩傳感器、負載電機與負載電機驅(qū)動器。負載電機與線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向器米用2號力矩傳感器機械連接，即負載電機與2號力矩傳感器之間采用梅花聯(lián)軸器連接，2號力矩傳感器與轉(zhuǎn)向器之間采用梅花聯(lián)軸器連接；負載電機選用北京勇光高特微電機有限公司生產(chǎn)的200LYX01稀土永磁直流力矩電動機。
[0015]技術方案中所述的硬件部分還包括線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括方向盤總成、轉(zhuǎn)向執(zhí)行總成。所述的方向盤總成包括方向盤、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、I號力矩傳感器、路感電機及路感電機驅(qū)動器。方向盤轉(zhuǎn)角傳感器的輸出端和dSPACE中型號為DS2211的多路I/O板卡的第1A/D通道電線連接，方向盤轉(zhuǎn)軸與路感電機采用I號力矩傳感器機械連接，即方向盤轉(zhuǎn)軸與I號力矩傳感器之間采用梅花聯(lián)軸器連接，I號力矩傳感器與路感電機之間米用梅花聯(lián)軸器連接。所述的轉(zhuǎn)向執(zhí)行總成包括轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機、轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機驅(qū)動器、轉(zhuǎn)向器與線位移傳感器。轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機與轉(zhuǎn)向器機械連接，轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機與轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機驅(qū)動器電線連接，轉(zhuǎn)向器為齒輪齒條結(jié)構，轉(zhuǎn)向器與線位移傳感器通過螺栓固定連接，轉(zhuǎn)向器通過十字萬向節(jié)與地面負載模擬系統(tǒng)中的2號力矩傳感器機械連接。所述的路感電機選用北京勇光高特微電機有限公司生產(chǎn)的90LWX型永磁無刷直流力矩電動機；轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機選用型號為JLT-80的交流電機。
[0016]與現(xiàn)有技術相比本實用新型的有益效果是:
[0017]1.本實用新型所述的汽車底盤多ECU協(xié)調(diào)控制試驗臺實現(xiàn)了多系統(tǒng)的硬件在環(huán)，對各電控系統(tǒng)控制算法的開發(fā)和結(jié)果驗證具有實際意義，使得結(jié)果更加準確。
[0018]2.本實用新型所述的汽車底盤多ECU協(xié)調(diào)控制試驗臺在進行硬件在環(huán)仿真試驗時，試驗工況和駕駛工況由計算機模擬實現(xiàn)，更加靈活，不受人員、場地和天氣等外部因素的影響，可模擬較為復雜和危險的工況，減少測試成本并縮短開發(fā)周期。
[0019]3.本實用新型所述的汽車底盤多ECU協(xié)調(diào)控制試驗臺在單獨底盤控制系統(tǒng)開發(fā)和多系統(tǒng)協(xié)調(diào)開發(fā)過程中，采用本試驗臺進行試驗，可以對控制算法在線調(diào)試，方便多種工況下各種控制參數(shù)的調(diào)試。很好的解決離線仿真開發(fā)過程所不能解決的實時性檢測與協(xié)調(diào)性檢測問題。
[0020]4.本實用新型所述的汽車底盤多ECU協(xié)調(diào)控制試驗臺可以建立多控制器的硬件在環(huán)平臺，除單獨控制器測試之外，還可以進行多控制器網(wǎng)絡通訊等測試，更接近實際車輛底盤控制系統(tǒng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明:
[0022]圖1是本實用新型所述的汽車底盤多ECU協(xié)調(diào)控制試驗臺結(jié)構組成示意框圖；
[0023]圖2是本實用新型所述的汽車底盤多ECU協(xié)調(diào)控制試驗臺進行快速原型試驗時的結(jié)構組成示意框圖；
[0024]圖3是本實用新型所述的汽車底盤多ECU協(xié)調(diào)控制試驗臺所采用的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構組成示意圖；
[0025]圖4是本實用新型所述的汽車底盤多ECU協(xié)調(diào)控制試驗臺所采用液壓制動系統(tǒng)結(jié)構組成示意框圖；
[0026]圖5是本實用新型所述的汽車底盤多ECU協(xié)調(diào)控制試驗臺所采用的底盤多ECU協(xié)調(diào)控制的分層控制示意框圖；
[0027]圖6是本實用新型所述的汽車底盤多ECU協(xié)調(diào)控制試驗臺工作的流程框圖；
[0028]圖中:1.整車協(xié)調(diào)控制E⑶，2.主動懸架E⑶，3.ESC/TCS/ABS ECU，4.線控轉(zhuǎn)向E⑶，5.地面負載模擬E⑶，6.方向盤轉(zhuǎn)角傳感器，7.油門位置傳感器，8.制動開關傳感器，9.主缸壓力傳感器，10.輪缸壓力傳感器，11.方向盤，12.加速踏板，13.制動踏板，14.制動主缸，15.液壓控制單元HCU，16.HCU驅(qū)動器，17.車輪制動器，18.1號力矩傳感器，19.路感電機，20.路感電機驅(qū)動器，21.轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機，22.轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機驅(qū)動器，23.轉(zhuǎn)向器，24.線位移傳感器,25.負載電機,26.負載電機驅(qū)動器,27.2號力矩傳感器。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖對本實用新型作詳細的描述:
[0030]本實用新型提供了一種汽車底盤多ECU協(xié)調(diào)控制試驗臺，所要解決的技術問題是保證試驗臺具有良好的實時性，能夠?qū)崿F(xiàn)在各種行駛工況下車輛動力學模型、車輛控制算法、各ECU、各執(zhí)行器以及各傳感器之間的實時通訊。
[0031]為解決上述技術問題，本實用新型利用基于MATLAB/Simulink的控制系統(tǒng)開發(fā)及半實物仿真的dSPACE作為汽車底盤多ECU協(xié)調(diào)控制試驗臺的實時平臺。采用dSPACEDS1005標準組件系統(tǒng)結(jié)合RTI (Real-Time Interface)實時工具、試驗過程綜合管理工具ControlDesk、多功能I/O板卡、整車協(xié)調(diào)控制ECU1、主動懸架ECU2、ESC/TCS/ABS ECU3、線控轉(zhuǎn)向E⑶4、地面負載模擬E⑶5以及CAN總線自主開發(fā)了汽車底盤多E⑶協(xié)調(diào)控制試驗臺。本實用新型所述的汽車底盤多ECU協(xié)調(diào)控制試驗臺可劃分為:實時平臺和硬件部分。
[0032]實時平臺由上位機和dSPACE組成。上位機中安裝有采用Matlab/Simulink建立的車輛動力學模型和車輛底盤控制算法，并通過RTI (Real-Time Interface)將車輛動力學模型和車輛底盤控制算法編譯成為可以在dSPACE中運行的實時代碼，通過PCMCIA總線將可以在dSPACE中運行的實時代碼下載到dSPACE中，dSPACE中的處理器板卡DS1005需要運行車輛動力學模型及車輛底盤控制算法的實時代碼。dSPACE中的信號處理部分是由型號為DS1005的處理器板卡，型號為DS2211的多路I/O板卡，型號為DS2202的多路I/O板卡，型號為DS4003定時板卡、數(shù)字I/O板卡和V/F轉(zhuǎn)換模塊組成。DS2202、DS2211等板卡需要完成信號的采集與發(fā)送，如方向盤轉(zhuǎn)角傳感器信號、壓力傳感器信號、油門踏板信號等信號的采集以及快速原型試驗時對線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)執(zhí)行器、制動系統(tǒng)執(zhí)行器控制信號的輸出。輪速脈沖生成模塊用于模擬輪速傳感器產(chǎn)生的脈沖信號。
[0033]硬件部分包括地面負載模擬系統(tǒng)、線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓制動系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)的硬件執(zhí)行部分、各E⑶以及各傳感器。整車協(xié)調(diào)控制E⑶1、主動懸架E⑶2、ESC/TCS/ABS E⑶3、線控轉(zhuǎn)向ECU4、地面負載模擬ECU5內(nèi)下載有各ECU相應的控制算法。各ECU從CAN總線中采集dSPACE車輛動力學模型中的整車信號、車輛姿態(tài)信號以及其它信息，通過電線連接采集所需的傳感器信號。dSPACE DS1005運行車輛模型，整車協(xié)調(diào)控制E⑶I運行底盤協(xié)調(diào)控制算法，通過CAN總線向其它ECU發(fā)送控制信號。其它ECU接收整車協(xié)調(diào)控制ECUl的控制信號，運行控制算法。ESC/TCS/ABS E⑶3、線控轉(zhuǎn)向E⑶4、地面負載模擬E⑶5通過電線對相應的執(zhí)行機構輸出控制信號，主動懸架E⑶2通過CAN總線對dSPACE懸架模型輸出控制信號。
[0034]通過試驗過程綜合管理工具ContiOlDesk在工控機上實時顯示出各控制信號和車輛狀態(tài)的信息，同時dSPACE通過PCMCIA總線將所有信息反饋至上位機，以便判斷試驗結(jié)果。由此便實現(xiàn)了汽車底盤多ECU協(xié)調(diào)控制試驗臺的實時測試與控制功能。
[0035]1.實時平臺
[0036]汽車底盤多E⑶協(xié)調(diào)控制試驗臺的實時平臺是由上位機、dSPACE組成。
[0037]上位機主要功能為:安裝有運用Matlab/Simulink編寫的車輛動力學模型及車輛底盤控制算法，能夠進行離線仿真；將車輛模型和控制算法編譯成可以在dSPACE運行的實時代碼。安裝有試驗過程綜合管理軟件ControlDesk，能與實時程序進行動態(tài)數(shù)據(jù)交換，進行在線參數(shù)調(diào)試，數(shù)據(jù)的實時記錄；圖形化管理實時硬件，包括硬件注冊，程序下載等；可視化管理變量，在變量和虛擬儀表之間建立聯(lián)系；通過參數(shù)文件對實時試驗進行參數(shù)的批修改，研究不同參數(shù)、參數(shù)組對試驗的影響。
[0038]dSPACE的功能為作為實時平臺，運行車輛模型和控制算法的實時代碼，并且完成各種信號的采集、輸出。dSPACE與上位機之間采用PCMCIA總線連接。
[0039]dSPACE中的信號采集和發(fā)送系統(tǒng)由若干多功能I/O板卡組成。具體地說，包括由型號為DS1005的處理器板卡，型號為DS2211的多路I/O板卡，型號為DS2202的多路I/O板卡，型號為DS4003定時板卡、數(shù)字I/O板卡。另外，還有V/F轉(zhuǎn)換模塊。
[0040]I)型號為DS1005的處理器板卡
[0041]型號為DS1005的處理器板卡是具有PCI總線接口和PHS總線接口的處理器板卡，它采用了 IBM PowerPC750GX處理器，運行頻率1GHz。通過PCI總線和dSPACE的主機中對應的硬件接口連接，通過內(nèi)部高速總線一PHS總線擴展各種I/O板卡。
[0042]2)型號為DS2211的多路I/O板卡
[0043]型號為DS2211的I/O板是具有PCI總線接口和PHS總線接口的多路I/O板，它具有16路14位差分A/D通道(多路傳輸)；20路12位D/A通道(具有獨立接地讀出線)最大24路PWM測量輸入(最高50ns分辨率；0.0lHz?IOOkHz)、38路數(shù)字輸入(其中24路與PWM輸入共用)；16路數(shù)字輸出、9路PWM輸出(16位分辨率，0.0lHz?IOOkHz) ；2路CAN ;串行接口(RS232，RS422)。型號為DS2211的多路I/O板卡采集V/F轉(zhuǎn)換模塊輸出的輪速信號；采集四個車輪及主缸的制動壓力信號；采集方向盤轉(zhuǎn)角信號；采集節(jié)氣門位置信號。
[0044]3)型號為DS2202的多路I/O板卡
[0045]型號為DS2202的I/O板卡是具有PCI總線接口和PHS總線接口的多路I/O設備，該產(chǎn)品擁有16路14位差分A/D通道(多路傳輸)；20路12位D/A通道(具有獨立接地讀出線);最大24路PWM測量輸入(最高50ns分辨率，0.0lHz?IOOkHz); 16路數(shù)字輸入(與PWM輸入共用)；16路數(shù)字輸出；9路PWM輸出(16位分辨率，0.0lHz?IOOkHz) ；2路CAN ;串行接口(RS232，RS422);基于角度的信號處理單元，可處理8路點火信號、8路噴油信號，產(chǎn)生I路曲軸信號、2路凸輪軸信號和4路輪速或爆震信號。本試驗臺使用型號為DS2202的多路I/O板卡的第一路CAN總線。型號為DS2202的多路I/O板卡用于輸出與四個車輪輪速對應的模擬電壓給V/F轉(zhuǎn)換模塊；輸出車輛動力學模型中的汽車縱、側(cè)向加速度，橫擺角速度信號。
[0046]4)輪速脈沖生成模塊一V/F轉(zhuǎn)換模塊
[0047]輪速脈沖生成模塊用于模擬輪速傳感器產(chǎn)生的脈沖信號。實際車輛輪速脈沖頻率范圍為(0-5000)HZ。車輛輪速值可以通過數(shù)據(jù)采集卡依標準方波的形式輸出，車輛輪速值對應著一定的脈沖頻率，或一定的脈沖周期。通過軟件編程的方法可以模擬所需的方波信號，輪速方波信號的頻率越高，所模擬的輪速信號越準確，但是方波信號的周期必須大于仿真步長,而仿真步長過小將增加dSPACE實時內(nèi)核的計算量，降低實時內(nèi)核的實時性,甚至使實時內(nèi)核崩潰。由于dSPACE內(nèi)核的限制，高頻率脈沖無法通過軟件手段實現(xiàn)。因此，本實用新型采用模擬量輸出數(shù)據(jù)采集卡和V/F轉(zhuǎn)換模塊作為輪速脈沖生成器。模擬量輸出采用型號為DS2202的I/O板，它提供20路12位的D/A模擬量輸出通道(具有獨立接地讀出線)，而V/F轉(zhuǎn)換模塊為深圳順源科技生產(chǎn)的(V/F)導軌式轉(zhuǎn)換模塊。共采用4個V/F轉(zhuǎn)換模塊，汽車動力學實時模型產(chǎn)生的輪速信號通過型號為DS2202的I/O板卡轉(zhuǎn)換為4路0-5V電壓信號，再經(jīng)V/F轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為0-5k HZ的脈沖信號。
[0048]型號為DS2211的多路I/O板卡和dSPACE的主機中對應的硬件接口之間采用PCI總線連接，型號為DS2202的I/O板卡和dSPACE的主機中對應的硬件接口之間也采用PCI總線連接，型號為DS2202的I/O板卡和四個V/F轉(zhuǎn)換模塊輸入端之間采用電線連接，四個V/F轉(zhuǎn)換模塊輸出端和型號為DS2211的多路I/O板卡之間采用電線連接。
[0049]確切地說，型號為DS2211的多路I/O板卡的第1A/D通道和方向盤轉(zhuǎn)角傳感器6的輸出端電線連接，采集方向盤轉(zhuǎn)角信號；型號為DS2211的I/O板卡的第2A/D通道和油門位置傳感器7的輸出端電線連接，采集油門位置信號；型號為DS2211的I/O板卡的第3A/D通道和制動開關傳感器8的輸出端電線連接，采集制動開關信號；型號為DS2211的多路I/O板卡的第4至第9A/D通道分別和輪缸壓力傳感器10即左前輪輪缸壓力傳感器、右前輪輪缸壓力傳感器、左后輪輪缸壓力傳感器、右后輪輪缸壓力傳感器與主缸壓力傳感器9即制動主缸前腔壓力傳感器和制動主缸后腔壓力傳感器的輸出端電線連接，采集四個車輪上的制動輪缸壓力信號和制動主缸前腔、制動主缸后腔壓力信號；型號為DS2211的多路I/O板卡的第I至第4PWM測量輸入端和四個V/F轉(zhuǎn)換模塊輸出端之間電線連接，采集車速信號；型號為DS2202的I/O板卡的第I至第4D/A通道和四個V/F轉(zhuǎn)換模塊輸入端之間采用電線連接，輸出車速模擬車速信號。型號為DS2202的多路I/O板卡第一路CAN總線輸出車輛動力學模型中的汽車縱、側(cè)向加速度，橫擺角速度信號。
[0050]2.硬件部分
[0051]I)地面負載模擬系統(tǒng)
[0052]汽車底盤多ECU協(xié)調(diào)控制試驗臺中的地面負載模擬系統(tǒng)用來模擬實際車輛在地面行駛時地面對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的作用力矩。地面負載模擬系統(tǒng)主要部分為2號力矩傳感器27、負載電機25及負載電機驅(qū)動器26。
[0053]負載電機25與線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向器23通過2號力矩傳感器27機械連接。負載電機25與2號力矩傳感器27之間通過梅花聯(lián)軸器連接,2號力矩傳感器27與轉(zhuǎn)向器23之間通過梅花聯(lián)軸器連接。2號力矩傳感器27測得的負載電機25與線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向執(zhí)行總成之間的力矩通過硬線傳給地面負載模擬ECU5。地面負載模擬ECU5接收并處理力矩信號以及CAN總線上的其他整車信號，對負載電機驅(qū)動器26發(fā)出控制信號。
[0054]本試驗臺地面負載模擬系統(tǒng)中的負載電機25選用北京勇光高特微電機有限公司生產(chǎn)的200LYX01稀土永磁直流力矩電動機。其峰值堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩為19N.M,峰值堵轉(zhuǎn)電流為
7.2V，峰值堵轉(zhuǎn)電壓為48V，最大空載轉(zhuǎn)速為373r/min。
[0055]2)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
[0056]參閱圖3，汽車底盤多ECU協(xié)調(diào)控制試驗臺中的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括方向盤總成和轉(zhuǎn)向執(zhí)行總成。
[0057]方向盤總成包括方向盤11、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器6、I號力矩傳感器18、路感電機19及路感電機驅(qū)動器20。方向盤轉(zhuǎn)角傳感器6測量駕駛員的方向盤轉(zhuǎn)角信號,dSPACE中型號為DS2211的多路I/O板卡的第1A/D通道和方向盤轉(zhuǎn)角傳感器6的輸出端電線連接，采集方向盤轉(zhuǎn)角信號，由dSPACE的CAN總線發(fā)出。方向盤轉(zhuǎn)軸與路感電機19通過I號力矩傳感器18機械連接。即方向盤轉(zhuǎn)軸與I號力矩傳感器18之間通過梅花聯(lián)軸器連接，I號力矩傳感器18與路感電機19通過梅花聯(lián)軸器連接。I號力矩傳感器18檢測路感電機19與轉(zhuǎn)向柱間力矩。路感電機19提供給駕駛員相應的路感信息。
[0058]轉(zhuǎn)向執(zhí)行總成包括轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機21、轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機驅(qū)動器22、轉(zhuǎn)向器23、線位移傳感器24。
[0059]轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機21與轉(zhuǎn)向器23機械連接，產(chǎn)生轉(zhuǎn)向所需力矩。轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機21與轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機驅(qū)動器22電線連接，轉(zhuǎn)向器23為齒輪齒條式，轉(zhuǎn)向器23與線位移傳感器24通過螺栓固定連接，線位移傳感器24用來測量轉(zhuǎn)向器23齒條位置信號。轉(zhuǎn)向器23通過十字萬向節(jié)與地面負載模擬系統(tǒng)的2號力矩傳感器27機械連接。
[0060]本試驗臺線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的路感電機19選用北京勇光高特微電機有限公司生產(chǎn)的90LWX型永磁無刷直流力矩電動機。其峰值堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩為3N.M,峰值堵轉(zhuǎn)電流為7.2V，峰值堵轉(zhuǎn)電壓為27V，最大空載轉(zhuǎn)速為480r/min。轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機21選用型號為JLT-80交流電機，額定電壓為12V，額定電流為8A。
[0061]3)液壓制動系統(tǒng)
[0062]參閱圖4，汽車底盤多ECU協(xié)調(diào)控制試驗臺的液壓制動系統(tǒng)包括有制動踏板13、制動主缸14、液壓控制單元HCU (Hydraulic Control Unit) 15、車輪制動器17以及傳感器。制動踏板13通過拉桿與制動主缸14機械連接。制動系統(tǒng)執(zhí)行器采用的是BOSCH液壓控制單元8.0。液壓控制單元HCU15和制動主缸14與車輪制動器17的輪缸通過制動管路連接。油門位置傳感器7采集加速踏板12位置信號。制動開關傳感器8采集制動踏板13有無動作。主缸壓力傳感器9和輪缸壓力傳感器10分別測量制動主缸14前后腔和各車輪制動器17輪缸壓力信號。ESC/TCS/ABS E⑶3采集處理方向盤轉(zhuǎn)角傳感器6、油門位置傳感器7、制動開關傳感器8、主缸壓力傳感器9以及CAN總線上的其他整車信號，對HCU驅(qū)動器16發(fā)出數(shù)字開關及PWM控制信號。
[0063]4)懸架系統(tǒng)
[0064]本試驗臺沒有懸架系統(tǒng)的硬件執(zhí)行器，采用了 dSPACE中的懸架模型代替實車中懸架系統(tǒng)的執(zhí)行器。主動懸架E⑶2從CAN總線中獲取整車協(xié)調(diào)控制E⑶I的目標值控制信號，整車動力學模型中的簧載及非簧載質(zhì)量的速度、加速度信號，經(jīng)內(nèi)部控制算法計算，對懸架模型發(fā)出調(diào)節(jié)阻尼力的電壓信號。
[0065]5)傳感器組件
[0066](I)方向盤轉(zhuǎn)角傳感器6
[0067]方向盤轉(zhuǎn)角傳感器6用來測量駕駛員的轉(zhuǎn)向輸入，本實用新型中采用BI科技公司生產(chǎn)的LH3型汽車轉(zhuǎn)向傳感器，輸出轉(zhuǎn)角和扭矩，工作最大電壓16V，量程可達±720°，轉(zhuǎn)角輸出精度為1.5%，扭矩輸出精度為3%。方向盤轉(zhuǎn)角傳感器6安裝在轉(zhuǎn)向柱上，本試驗臺采用了 I個方向盤轉(zhuǎn)角傳感器6。該傳感器的測量原理是相對式，安裝時需要固定外殼，并將內(nèi)圈通過花鍵與方向盤11轉(zhuǎn)軸連接。
[0068](2)油門位置傳感器7
[0069]油門位置傳感器7用來監(jiān)測駕駛員加速輸入，本實用新型中采用南京奧聯(lián)汽車電子公司生產(chǎn)的型號為TBQ-7加速踏板，其位置傳感器為角位移傳感器，可將踏板的角位移經(jīng)機械裝置放大，并轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)磁場，通過非接觸式霍爾傳感器測得踏板角位移。傳感器輸出為5V獨立線性度雙輸出，輸出電壓分別為0.35-2.1V和0.7-4.2V。
[0070](3)制動開關傳感器8
[0071]制動踏板開關作為一個開關量信號，主要是測量車輛是否處于駕駛員操作的制動工況。本試驗臺選用臺灣MOUJEN公司生產(chǎn)的撥片開關ME9101，可以通過與制動踏板13的進行機械連接完成安裝。
[0072](4)力矩傳感器(I號力矩傳感器18、2號力矩傳感器27)
[0073]線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的I號力矩傳感器18用來測量路感電機19產(chǎn)生的力矩大小。地面負載模擬系統(tǒng)中的2號力矩傳感器27測量負載電機25的力矩大小。本實用新型中的力矩傳感器均采用北京航天空氣動力研究院生產(chǎn)的AKC-215動態(tài)扭矩傳感器(包括其信號調(diào)理盒、電源)。其測量范圍為-20Nm至20Nm，允許轉(zhuǎn)速小于等于5000轉(zhuǎn)/分，輸出信號幅值為-5V至+5V，力矩輸出精度為±0.5%，直線度為±0.5%，重復度為±0.5%。
[0074](5)壓力傳感器(主缸壓力傳感器9與輪缸壓力傳感器10)[0075]壓力傳感器用來測量制動系統(tǒng)中各輪缸制動壓力和制動主缸前、后腔壓力。本實用新型中采用瑞士 Keller公司生產(chǎn)的PA-21PR0壓力傳感器，其量程為0_20MPa，輸出信號為4?20mA的電流信號，通過串聯(lián)250Ω精變電阻，可將壓力傳感器輸出的電流信號轉(zhuǎn)化為1-5V的標準電壓信號，供電電壓為8-28V直流電壓，最大需求電流25mA，負載阻抗ΚΩ = (U-SV)/0.02A，精度可達0.5%。壓力傳感器通過三通安裝在液壓制動系統(tǒng)的制動管路間。本試驗臺采用了 6個壓力傳感器，即左前輪輪缸壓力傳感器、右前輪輪缸壓力傳感器、左后輪輪缸壓力傳感器、右后輪輪缸壓力傳感器、制動主缸前腔壓力傳感器和制動主缸后腔壓力傳感器。安裝時需要借助具有壓力測量口的三通將其連入測量油路中，最后將其固定在試驗臺上。
[0076](6)線位移傳感器24
[0077]線位移傳感器24測量轉(zhuǎn)向器23齒輪齒條機構的直線位移量，進而得到轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角大小。本試驗臺選用北京宇順順通科技有限公司生產(chǎn)的型號為WDL200的直線位移傳感器(配有電源和信號調(diào)理模塊)，供電電壓為29V,信號調(diào)節(jié)模塊輸出信號電壓0-5V。
[0078]6)電控單元組件
[0079]( I)整車協(xié)調(diào)控制E⑶I
[0080]整車協(xié)調(diào)控制ECUl是底盤控制系統(tǒng)的頂層，它實時計算懸架作動器作用力、輪胎縱向力和側(cè)向力的變化，經(jīng)過協(xié)調(diào)分配，對懸架、轉(zhuǎn)向及制動系統(tǒng)進行協(xié)調(diào)。整車協(xié)調(diào)控制E⑶I的CAN接口高端和低端通過雙絞線連接到dSPACE DS2202板卡第一路CAN總線的高端(CANlH)和低端(CANlL)。整車協(xié)調(diào)控制ECUl從CAN總線中獲取來自ESC/TCS/ABS ECU的方向盤轉(zhuǎn)角信號以及dSPACE車輛動力學模型中的縱側(cè)向加速度信號，輪速信號，橫擺角速度信號等其他整車信號。整車協(xié)調(diào)控制E⑶I可以控制主動懸架E⑶2、ESC/TCS/ABS E⑶3、線控轉(zhuǎn)向E⑶4，對主動懸架E⑶2發(fā)出阻尼力的目標值信號，對ESC/TCS/ABS E⑶3發(fā)出主動橫擺力矩的目標值信號，對線控轉(zhuǎn)向ECU4發(fā)出疊加的轉(zhuǎn)向角的目標值信號，使整車平順性、制動性及操縱穩(wěn)定性達到較好效果。
[0081](2)主動懸架 ECU2
[0082]本試驗臺沒有懸架系統(tǒng)的硬件執(zhí)行器，采用了 dSPACE中的懸架模型代替實車中懸架系統(tǒng)的執(zhí)行器。主動懸架E⑶2的CAN接口高端和低端通過雙絞線連接到dSPACEDS2202板卡第一路CAN總線的高端(CANlH)和低端(CANlL)。主動懸架ECU2從CAN總線中獲取整車協(xié)調(diào)控制ECUl的目標值控制信號，整車動力學模型中的簧載及非簧載質(zhì)量的速度、加速度信號，經(jīng)內(nèi)部控制算法計算，對dSPACE懸架模型發(fā)出調(diào)節(jié)阻尼力的電壓信號。
[0083](3) ESC/TCS/ABS ECU3
[0084]ESC/TCS/ABS ECU3的CAN接口高端和低端通過雙絞線連接到dSPACE DS2202板卡第一路CAN總線的高端(CANlH)和低端(CANlL)。
[0085]ESC/TCS/ABS E⑶3獲取傳感器的方向盤轉(zhuǎn)角信號、油門位置信號、制動開關信號、主缸壓力信號，從CAN總線上獲取整車協(xié)調(diào)控制E⑶I的目標值控制信號以及整車動力學模型的其他整車信號，對路感電機驅(qū)動器20及轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機驅(qū)動器22發(fā)出控制信號。
[0086](4)線控轉(zhuǎn)向 ECU4
[0087]線控轉(zhuǎn)向E⑶4的CAN接口高端和低端通過雙絞線連接到dSPACE DS2202板卡第一路CAN總線的高端(CANlH)和低端(CANlL)。線控轉(zhuǎn)向E⑶4獲取與路感電機19機械連接的I號力矩傳感器18的力矩信號、方向盤轉(zhuǎn)角信號，并從CAN總線上獲取整車協(xié)調(diào)控制ECUl的目標值控制信號以及整車動力學模型的其他整車信號，對液壓控制單元HCU16發(fā)出數(shù)字開關及PWM控制信號。
[0088](5 )地面負載模擬ECU5
[0089]地面負載模擬E⑶5中包括負載模擬控制策略。地面負載模擬E⑶5的CAN接口高端和低端通過雙絞線連接到dSPACE DS2202板卡第一路CAN總線的高端(CANlH)和低端(CANlL)。地面負載模擬E⑶5接收與負載電機25機械連接的2號力矩傳感器27的信號，并且從CAN總線上獲取方向盤轉(zhuǎn)角信號以及dSPACE車輛動力學模型中的其他信號，如車速、地面附著系數(shù)等，對負載電機25發(fā)出控制信號，控制負載電機25模擬地面負載的力矩大小。
[0090]這樣，所述的汽車底盤多ECU協(xié)調(diào)控制試驗臺的硬件部分包括有方向盤11、加速踏板12、制動踏板13、路感電機19、路感電機驅(qū)動器20、轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機21、轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機驅(qū)動器22、轉(zhuǎn)向器23、負載電機25、負載電機驅(qū)動器26、液壓控制單元HCU15、HCU驅(qū)動器16、車輪制動器17 (包括左前車輪制動器、右前車輪制動器、左后車輪制動器、右后車輪制動器)、傳感器組件(方向盤轉(zhuǎn)角傳感器6、油門位置傳感器7，制動開關傳感器8、I號力矩傳感器18、2號力矩傳感器27、線位移傳感器24、主缸壓力傳感器9 (制動主缸前腔壓力傳感器、制動主缸后腔壓力傳感器)、輪缸壓力傳感器10 (左前車輪輪缸壓力傳感器、右前車輪輪缸壓力傳感器、左后車輪輪缸壓力傳感器、右后車輪輪缸壓力傳感器)、電控單元組件(整車協(xié)調(diào)控制E⑶1、主動懸架E⑶2、ESC/TCS/ABS E⑶3、線控轉(zhuǎn)向E⑶4、地面負載模擬E⑶5)、制動管路以及電氣連接所必須的導線。
[0091]上位機與dSPACE之間通過PCMCIA總線連接。本試驗臺使用型號為DS2202的多路I/O板卡的第一路CAN總線。各E⑶的CAN接口高端和低端分別通過雙絞線連接到dSPACE中型號為DS2202的多路I/O板卡的第一路CAN總線的高端(CANlH)和低端(CANlL)。
[0092]dSPACE中型號為DS2211的多路I/O板卡的第1A/D通道和方向盤轉(zhuǎn)角傳感器6的輸出端電線連接，采集方向盤轉(zhuǎn)角信號；型號為DS2211的I/O板卡的第2A/D通道和油門位置傳感器7的輸出端電線連接，采集油門位置信號；型號為DS2211的I/O板卡的第3A/D通道和制動開關傳感器8的輸出端電線連接，采集制動開關信號；型號為DS2211的多路I/O板卡的第4至第9A/D通道依次和車輪制動器17中的左前輪輪缸壓力傳感器、右前輪輪缸壓力傳感器、左后輪輪缸壓力傳感器、右后輪輪缸壓力傳感器和制動主缸14上的制動主缸前腔壓力傳感器與制動主缸后腔壓力傳感器的輸出端電線連接，采集四個車輪上的制動壓力信號、制動主缸前腔壓力信號與制動主缸后壓力信號；型號為DS2211的多路I/O板卡的第I至第4PWM測量輸入端和四個V/F轉(zhuǎn)換模塊輸出端之間電線連接，采集車速信號；型號為DS2202的I/O板卡的第I至第4D/A通道和四個V/F轉(zhuǎn)換模塊輸入端之間采用電線連接，輸出車速模擬車速信號。型號為DS2202的多路I/O板卡第一路CAN總線輸出車輛動力學模型中的汽車縱、側(cè)向加速度，橫擺角速度信號。輪缸壓力傳感器10通過電線連接到ESC/TCS/ABS E⑶3。線位移傳感器24、I號力矩傳感器18通過電線連接到線控轉(zhuǎn)向E⑶4。地面負載模擬系統(tǒng)測量負載電機25扭矩的2號力矩傳感器27通過電線連接到地面負載模擬E⑶5。整車協(xié)調(diào)控制E⑶1、主動懸架E⑶2通過CAN總線對dSPACE中的車輛動力學模型(包括懸架模型)發(fā)送控制信號，ESC/TCS/ABS E⑶3通過電線連接對HCU驅(qū)動器16發(fā)送數(shù)字開關及PWM控制信號。線控轉(zhuǎn)向ECU4通過電線對線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的路感電機驅(qū)動器20及轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機驅(qū)動器22發(fā)送控制信號。地面負載模擬ECU5通過電線對模擬負載系統(tǒng)的負載電機驅(qū)動器26發(fā)送控制信號。方向盤轉(zhuǎn)角傳感器6內(nèi)圈通過花鍵固定在方向盤11轉(zhuǎn)軸上。方向盤11轉(zhuǎn)軸通過梅花聯(lián)軸器與I號力矩傳感器18連接，I號力矩傳感器18通過梅花聯(lián)軸器與路感電機19連接。路感電機19與路感電機驅(qū)動器20通過電線連接。油門位置傳感器7安裝在油門踏板下方，用螺釘固定在實驗臺上。制動開關傳感器8通過螺釘固定到試驗臺上，并保證制動踏板13與制動開關傳感器8撥片相接觸。壓力傳感器安裝時需要借助具有壓力測量口的三通將其連入測量油路中，即主缸前腔壓力傳感器和主缸后腔壓力傳感器依次安裝在制動主缸14的前、后腔室上，輪缸壓力傳感器10分別連入車輪制動器17的輪缸進油端的管路上，然后將他們用螺釘固定在試驗臺臺架上。制動踏板13通過推桿與制動主缸14連接。制動主缸14與液壓控制單元HCU15之間通過油路連接。液壓控制單元HCU15與四個車輪制動器17之間通過油路連接。液壓控制單元HCU15與HCU驅(qū)動器16之間通過電線連接。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機21與齒輪齒條轉(zhuǎn)向器23的齒輪通過花鍵連接。轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機21與轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機驅(qū)動器22通過電線連接。線位移傳感器24與轉(zhuǎn)向器23通過螺栓固定連接。轉(zhuǎn)向器23與2號力矩傳感器27之間通過梅花聯(lián)軸器連接。2號力矩傳感器27與地面負載模擬系統(tǒng)的負載電機25通過梅花聯(lián)軸器連接。負載電機25與負載電機驅(qū)動器26通過電線連接。
[0093]汽車底盤多E⑶協(xié)調(diào)控制試驗臺的工作原理:
[0094]在上位機中安裝有dSPACE、ControlDesk、TargetLink 和米用 Matlab/Simulink 建立的車輛動力學模型和底盤多E⑶協(xié)調(diào)控制控制算法。車輛動力學模型主要包括:整車模型、懸架模型、發(fā)動機模型、傳動系模型、車輪運動模型、輪胎模型等。車輛底盤多ECU協(xié)調(diào)控制控制算法主要指與車輛主動安全有關的各種優(yōu)化車輛性能的控制算法。本試驗臺設計了兩套連接方式，通過試驗臺控制面板上的開關控制繼電器以實現(xiàn)切換，開關處于斷開狀態(tài)時，進行快速原型硬件在環(huán)試驗研究，控制算法在dSPACE中運行；開關處于接通狀態(tài)時，進行底盤多ECU協(xié)調(diào)控制硬件在環(huán)試驗研究，控制算法在各ECU中運行。上位機通過RTI將建立好的車輛模型和控制算法編譯成為可以在DS1005中運行的實時代碼，通過PCMCIA總線將其分別下載到dSPACE中，或者經(jīng)過TargetLink可以直接將MATLAB/Simulink/Stateflow搭建的模型轉(zhuǎn)換成可下載到各E⑶中運行的代碼，通過型號為BDI2000的下載器下載到各E⑶中。
[0095]參閱圖2，在快速原型硬件在環(huán)試驗階段，車輛動力學模型和底盤協(xié)調(diào)控制控制算法都運行在DS1005中，dSPACE首先通過型號為DS2211的多路I/O板卡分別采集制動主缸前腔壓力傳感器和制動主缸后腔壓力傳感器的壓力信號，方向盤轉(zhuǎn)角傳感器6的轉(zhuǎn)角信號，油門位置傳感器7的駕駛員加速信號。先由壓力信號來估算各輪缸的制動壓力；再根據(jù)方向盤轉(zhuǎn)角傳感器6的轉(zhuǎn)角信號和油門位置傳感器7的信號來判斷駕駛員意圖，結(jié)合型號為DS2202的多路I/O板卡輸出的車輛縱、側(cè)向加速度、橫擺角速度、車速等車輛狀態(tài)信息，由底盤多ECU協(xié)調(diào)控制算法給出線控轉(zhuǎn)向和液壓制動控制信號，再由型號為DS4003I/0板卡輸出到對應驅(qū)動器，控制相應執(zhí)行機構動作。型號為DS2211的多路I/O板卡分別采集左前輪輪缸壓力傳感器、右前輪輪缸壓力傳感器、左后輪輪缸壓力傳感器、右后輪輪缸壓力傳感器的壓力信號，用來與估算的壓力信號進行對比，以驗證控制算法的準確性。在此過程中利用ControlDesk實現(xiàn)對試驗過程的控制和管理，將控制過程可視化，通過控制界面，進行控制參數(shù)的在線調(diào)試，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時顯示，記錄并保存試驗結(jié)果，通過參數(shù)文件對實時試驗進行參數(shù)的批修改，研究不同參數(shù)、參數(shù)組對試驗的影響。
[0096]參閱圖1，進行多ECU協(xié)調(diào)控制硬件在環(huán)試驗階段，控制算法運行在各ECU中，車輛動力學模型依然運行在DS1005中。整車協(xié)調(diào)控制E⑶1、線控轉(zhuǎn)向E⑶4、ESC/TCS/ABS E⑶3、主動懸架E⑶2、地面負載模擬E⑶5都連接到dSPACE DS2202板卡的第一路CAN總線，通過CAN總線可以相互通訊。dSPACE內(nèi)硬件板卡采集的傳感器信號以及車輛動力學模型中的其他整車信號都可以傳入CAN總線，各ECU從CAN總線中獲取控制策略所需要的信號。整車協(xié)調(diào)控制E⑶I可以通過CAN總線將目標值的控制信號發(fā)送給線控轉(zhuǎn)向E⑶4、ESC/TCS/ABSECU3、主動懸架ECU2。
[0097]參閱圖5，整車協(xié)調(diào)控制ECUl是底盤控制系統(tǒng)的頂層，它實時計算懸架作動器作用力、輪胎縱向力和側(cè)向力的變化，經(jīng)過協(xié)調(diào)分配，對懸架、轉(zhuǎn)向及制動系統(tǒng)進行協(xié)調(diào)。整車協(xié)調(diào)控制ECUl從CAN總線中獲取方向盤轉(zhuǎn)角信號以及dSPACE車輛動力學模型中的縱側(cè)向加速度信號，輪速信號，橫擺角速度信號等其他整車信號。再由整車協(xié)調(diào)控制ECUl內(nèi)的控制算法給出主動懸架E⑶2、ESC/TCS/ABS E⑶3、線控轉(zhuǎn)向E⑶4，對主動懸架E⑶2發(fā)出阻尼力的目標值信號，對ESC/TCS/ABS ECU3發(fā)出主動橫擺力矩的目標值信號，對線控轉(zhuǎn)向ECU4發(fā)出疊加的轉(zhuǎn)向角的目標值信號，使整車平順性、制動性及操縱穩(wěn)定性達到較好效果。
[0098]ESC/TCS/ABS E⑶3通過硬線連接采集制動主缸前腔壓力傳感器和制動主缸后腔壓力傳感器的壓力信號、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器6轉(zhuǎn)角信號、油門位置傳感器7駕駛員加速信號、制動開關傳感器8制動開關信號。先由壓力信號來估算各輪缸的制動壓力；再根據(jù)方向盤轉(zhuǎn)角傳感器6的轉(zhuǎn)角信號和油門位置傳感器7的信號來判斷駕駛員意圖，從CAN總線中采集車輛縱、側(cè)向加速度、橫擺角速度、車速等車輛狀態(tài)信息，由ESC/TCS/ABS ECU3內(nèi)控制算法給出車輛動力學模型和制動系統(tǒng)的車輛穩(wěn)定性控制信號，再輸出到dSPACE中車輛動力學模型以及HCU驅(qū)動器16，控制整車模型以及制動系統(tǒng)執(zhí)行機構動作。型號為DS2211的多路I/O板卡分別采集左前輪輪缸壓力傳感器、右前輪輪缸壓力傳感器、左后輪輪缸壓力傳感器、右后輪輪缸壓力傳感器的壓力信號，用來與估算的壓力信號進行對比，以驗證控制算法的準確性。
[0099]線控轉(zhuǎn)向ECU4通過硬線連接采集方向盤轉(zhuǎn)角傳感器6轉(zhuǎn)角信號、I號力矩傳感器18力矩信號，結(jié)合CAN總線中的其他整車狀態(tài)信息，由線控轉(zhuǎn)向ECU4內(nèi)控制算法給出路感電機19和轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機21的控制信號,再輸出到路感電機驅(qū)動器20和轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機驅(qū)動器22，控制線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)執(zhí)行機構動作。型號為DS2211的多路I/O板卡分別采集線位移傳感器24的齒條位置信號，用來與估算的轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角信號進行對比，以驗證控制算法的準確性。
[0100]主動懸架E⑶2從CAN總線中采集dSPACE車輛動力學模型中的簧載及非簧載質(zhì)量的速度，經(jīng)主動懸架E⑶2內(nèi)部控制算法計算，對dSPACE懸架模型發(fā)出調(diào)節(jié)阻尼力的電壓或者電流信號。
[0101]地面負載模擬E⑶5通過硬線連接采集2號力矩傳感器27力矩信號，結(jié)合CAN總線中的其他信號，根據(jù)地面負載模擬ECU5內(nèi)部控制算法給出負載電機25的控制信號，再輸出到負載電機驅(qū)動器26控制負載電機25的力矩。[0102]圖6為試驗臺的工作流程圖，本試驗臺可以對各種與線性轉(zhuǎn)向、車輛操縱穩(wěn)定性、主動懸架等主動安全系統(tǒng)有關的控制算法的控制效果進行評價，每次仿真試驗都能給出相應的結(jié)果，如ABS仿真試驗能夠全面給出各車輪輪速變化、滑移率變化以及各車輪制動壓力變化等，便于用戶實時驗證控制策略、調(diào)整控制參數(shù)，直到獲得滿意效果。
[0103]另外試驗臺還可以試驗底盤多E⑶協(xié)調(diào)控制算法的參數(shù)與整車參數(shù)的優(yōu)化匹配，并可實現(xiàn)車輛在極度危險工況下的控制參數(shù)的調(diào)試?？蓹z測、調(diào)試自行設計控制器的缺陷、故障。
[0104]由于實現(xiàn)了底盤多ECU協(xié)調(diào)控制控制器及其執(zhí)行器的硬件在環(huán)，測試得到的各項性能及獲得的優(yōu)化參數(shù)與實車試驗比較接近，從而顯著減少實車試驗次數(shù)，縮短開發(fā)周期，節(jié)省開發(fā)成本。
【權利要求】
1.一種汽車底盤多ECU協(xié)調(diào)控制試驗臺，其特征在于，所述的汽車底盤多ECU協(xié)調(diào)控制試驗臺包括實時平臺和硬件部分； 實時平臺是由上位機與dSPACE組成，上位機與dSPACE之間采用PCMCIA總線連接； dSPACE包括型號為DS2211的多路I/O板卡、型號為DS2202的多路I/O板卡和V/F轉(zhuǎn)換模塊； 型號為DS2211的多路I/O板卡和dSPACE的主機中對應的硬件接口之間采用PCI總線連接，型號為DS2202的I/O板卡和dSPACE的主機中對應的硬件接口之間采用PCI總線連接，型號為DS2211的多路I/O板卡的第I至第4PWM測量輸入端和四個V/F轉(zhuǎn)換模塊輸出端之間電線連接，型號為DS2202的I/O板卡的第I至第4D/A通道和四個V/F轉(zhuǎn)換模塊輸入端之間采用電線連接； 硬件部分包括電控單元組件，即包括整車協(xié)調(diào)控制E⑶(I)、主動懸架E⑶(2)、ESC/TCS/ABS E⑶(3)、線控轉(zhuǎn)向E⑶(4)與地面負載模擬E⑶(5); 整車協(xié)調(diào)控制ECU (I)、主動懸架ECU (2)、ESC/TCS/ABS ECU (3)、線控轉(zhuǎn)向ECU (4)、地面負載模擬E⑶(5)的CAN接口高端與接口低端通過雙絞線和dSPACE中DS2202板卡第一路CAN總線的高端CANlH與低端CANlL連接。
2.按照權利要求1所述的汽車底盤多ECU協(xié)調(diào)控制試驗臺，其特征在于，所述的硬件部分還包括傳感器組件，傳感器組件包括方向盤轉(zhuǎn)角傳感器(6)、油門位置傳感器(7)、制動開關傳感器(8)、主缸壓力傳感器(9)、輪缸壓力傳感器(10)、1號力矩傳感器(18)、2號力矩傳感器(27)、線位移傳感器(24)； 輪缸壓力傳感器(10)包括左前輪輪缸壓力傳感器、右前輪輪缸壓力傳感器、左后輪輪缸壓力傳感器與右后輪輪缸壓力傳感器；主缸壓力傳感器(9)包括制動主缸前腔壓力傳感器和制動主缸后腔壓力傳感器； 方向盤轉(zhuǎn)角傳感器(6)的輸出端與型號為DS2211的多路I/O板卡的第1A/D通道電線連接，油門位置傳感器(7)的輸出端與型號為DS2211的I/O板卡的第2A/D通道電線連接，制動開關傳感器(8)的輸出端與型號為DS2211的I/O板卡的第3A/D通道電線連接，左前輪輪缸壓力傳感器、右前輪輪缸壓力傳感器、左后輪輪缸壓力傳感器、右后輪輪缸壓力傳感器、制動主缸前腔壓力傳感器與制動主缸后腔壓力傳感器的輸出端依次和型號為DS2211的多路I/O板卡的第4至第9A/D通道電線連接。
3.按照權利要求2所述的汽車底盤多ECU協(xié)調(diào)控制試驗臺，其特征在于，所述的I號力矩傳感器(18)通過電線連接到線控轉(zhuǎn)向E⑶(4)，2號力矩傳感器(27)通過電線連接到地面負載模擬E⑶(5)，線位移傳感器(24)通過電線連接到線控轉(zhuǎn)向E⑶(4)。
4.按照權利要求1所述的汽車底盤多ECU協(xié)調(diào)控制試驗臺，其特征在于，所述的硬件部分還包括HCU驅(qū)動器(16)、路感電機驅(qū)動器(20)、轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機驅(qū)動器(22)與負載電機驅(qū)動器(26)； HCU驅(qū)動器(16)與液壓控制單元HCU (15)之間通過電線連接；路感電機驅(qū)動器(20)與線控轉(zhuǎn)向E⑶(4)之間通過電線連接；轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機驅(qū)動器(22)與線控轉(zhuǎn)向E⑶(4)之間通過電線連接；負載電機驅(qū)動器(26)與地面負載模擬E⑶(5)之間通過電線連接。
5.按照權利要求1所述的汽車底盤多ECU協(xié)調(diào)控制試驗臺，其特征在于，所述的硬件部分還包括地面負載模擬系統(tǒng),地面負載模擬系統(tǒng)包括2號力矩傳感器(27)、負載電機(25)與負載電機驅(qū)動器(26); 負載電機(25)與線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向器(23)米用2號力矩傳感器(27)機械連接，即負載電機(25)與2號力矩傳感器(27)之間米用梅花聯(lián)軸器連接,2號力矩傳感器(27)與轉(zhuǎn)向器(23)之間采用梅花聯(lián)軸器連接；負載電機(25)選用北京勇光高特微電機有限公司生產(chǎn)的200LYX01稀土永磁直流力矩電動機。
6.按照權利要求1所述的汽車底盤多ECU協(xié)調(diào)控制試驗臺，其特征在于，所述的硬件部分還包括線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括方向盤總成、轉(zhuǎn)向執(zhí)行總成； 所述的方向盤總成包括方向盤(11)、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器(6 )、I號力矩傳感器(18 )、路感電機(19 )及路感電機驅(qū)動器(20 ); 方向盤轉(zhuǎn)角傳感器(6)的輸出端和dSPACE中型號為DS2211的多路I/O板卡的第IA/D通道電線連接，方向盤轉(zhuǎn)軸與路感電機(19)采用I號力矩傳感器(18)機械連接，即方向盤轉(zhuǎn)軸與I號力矩傳感器(18)之間采用梅花聯(lián)軸器連接，I號力矩傳感器(18)與路感電機(19)之間采用梅花聯(lián)軸器連接； 所述的轉(zhuǎn)向執(zhí)行總成包括轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(21)、轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機驅(qū)動器(22)、轉(zhuǎn)向器(23)與線位移傳感器(24)； 轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(21)與轉(zhuǎn)向器(23)機械連接，轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(21)與轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機驅(qū)動器(22)電線連接，轉(zhuǎn)向器(23)為齒輪齒條結(jié)構，轉(zhuǎn)向器(23)與線位移傳感器(24)通過螺栓固定連接，轉(zhuǎn)向器(23)通過十字萬向節(jié)與地面負載模擬系統(tǒng)中的2號力矩傳感器(27)機械連接； 所述的路感電機(19)選用北京勇光高特微電機有限公司生產(chǎn)的90LWX型永磁無刷直流力矩電動機；轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(21)選用型號為JLT-80的交流電機。
【文檔編號】G05B23/02GK203732987SQ201420126159
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年3月19日 優(yōu)先權日:2014年3月19日
【發(fā)明者】李靜, 王欣欣, 余春賢, 韓佐悅, 王子涵 申請人:吉林大學