一种汽车底盘集成控制器硬件在环仿真试验台，宿主机建立汽车多工况的数字仿真数学模型，转化为Ｃ代码格式，经以太网由目标机接收下载到其ＣＰＵ内，电控单元控制８个电磁阀，并通过ＰＣＬ板卡接收接收电磁阀的状态，控制目标机内存储的汽车各种工况数字仿真模型运行及其反馈的信息。本发明专利技术的优点为实现了ＥＣＵ及作动器的硬件在环，对各种控制参数的预测结果更准确；在底盘电子控制系统研发的前期，对极端危险状况的控制参数进行优化；简化试验环境，测试得到的各项性能及获得的优化参数与实车试验较接近。
Hardware in loop simulation test bench of automobile chassis integrated controller
A vehicle chassis integrated controller hardware in the loop simulation test-bed, digital simulation mathematical model is established on a host machine multi condition of the car, into the C code format, via Ethernet from the target machine to receive downloaded into the CPU, ECU 8 solenoid valves, and through the PCL card receiving receiving state of solenoid valve, all kinds of car condition digital simulation model stored in the target machine operation control and feedback information. The invention has the advantages of realizing ECU and actuator hardware in the loop, prediction results of various control parameters more accurately; in the early development of the control system of the chassis electronic control parameters on the extreme and dangerous conditions were optimized; simplifying the test environment, test the performance and get the optimization parameters and real vehicle test close.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种仿真试验台，特别涉及一种汽车底盘集成控制器 硬件在环仿真试验台。
技术介绍
汽车底盘集成控制系统(integrated Control System of Vehicle Chassis),是目前最典型最先进的底盘控制系统，它把制动防抱死控 制(ABS)，牵引力控制(TCS)和直接横摆力矩控制(DYC)的功能进行集 成。系统的组成包括体现驾驶员意图和车辆行驶状态传感器(轮速传 感器、方向盘转角传感器、集成传感器)，执行机构(电磁阀、直流 电机、电子节气门)，和电子控制单元ECU(Eletronic Control Unit)。 硬件在环仿真实验台将车辆模型(车身模型、轮胎模型、发动机模型 和制动系统模型等)，电子控制单元ECU，和电磁阀等作动器包含在 回路中。目前未有底盘集成控制器硬件在环仿真试验台。
技术实现思路
本专利技术的技术问题是要提供一种基于xPC目标工作环境，实现电 磁阀与发动机的数学模型、整车的各种运行工况数字仿真模型及ECU 的实时通讯，发动机、制动系统及各电磁阀的运行状态由ECU进行控 制的汽车底盘集成控制器硬件在环仿真试验台。为了解决以上的技术问题，本专利技术提供了一种汽车底盘集成控制 器硬件在环仿真试验台，包括宿主机、目标机、电控单元，所述的宿 主机上建立汽车整车九自由度动力学模型、轮胎路面模型、液压及制动系统模型、发动机及传动系统模型，并建立用以评价和优化控制策略的各行驶工况的数字仿真模型，转化为c代码格式，经以太网由目标机接收下载到其CPU内，电控单元控制执行器的常开阀和常闭阀 及直流电机，通过PCL板卡接收当前电磁阀的状态信号，并通过PCL 板卡反馈至目标机实时显示各路控制信号和车辆状态信息，目标机同 时通过以太网反馈至宿主机判断实验结果，建立由电控单元进行控制 的汽车底盘集成控制器硬件在环仿真试验台。基于动力学微分方程，利用Matlab/Simulink软件，宿主机上建 立多种工况数字仿真数学模型如下l)整车模型首先需要建立汽车九自由度车辆底盘集成控制系统仿真模型，包 括车身的纵向、侧向、横摆，侧倾，俯仰五个运动，四个车轮绕轮轴 的转动。同时将模型划分为三大子系统包括车身(簧载质量)、路面 轮胎系统、制动系统，制动系统包括压力动态特性模型和制动器模型；根据牛顿运动定律，对车辆纵向、侧向、横摆以及侧倾运动进行 受力分析，可以得出各自由度的动力学微分方程如下则x = - ^C^,/v/2 (1)4附(v + wr) +附5 ^》=Z F》 (2)+ F 二4》+ — =附> sin - - W - C> (4);,=M"i-Mw-^i (5)欲^, = Mrf2-MA2-《2及 (6)^, = Mrf3-MA3-《3及 (7)^, = Mrf4-《4i (8)<formula>formula see original document page 13</formula>式中，-为车辆悬挂质量关于侧翻轴线的侧倾角，并在推导方程 (4)时假设侧倾轴线始终保持水平，^和^分别为车辆质心绝对加 速度在车辆坐标系X方向和Y方向的分量，得<formula>formula see original document page 13</formula>《,和^分别为各车轮所受的在X方向和Y方向的作用力，它们 均表示为轮胎牵引力和侧向力的函数，表达式为-<formula>formula see original document page 13</formula>考虑车辆的静态质量及由车辆的运动所引起的载荷转移，各车轮所受的法向载荷表达式为:<formula>formula see original document page 13</formula>其中&为前悬侧翻刚度占整车侧翻刚度的比率，它决定着1 载荷转移在前后轴上的分配， 为悬挂质量的侧向加速度<formula>formula see original document page 13</formula>另外，因为车辆坐标系和惯性坐标系之间存在如下的变换关系:所以，车辆在惯性坐标系的速度表达式为:(<formula>formula see original document page 13</formula><formula>formula see original document page 14</formula>以上各公式中，4-车辆迎风面积，"-质心至前轴的距离，6-质 心至后轴的距离，/-轴距，",-纵向加速度， -侧向加速度，C,-空 气阻力系数，C--侧翻阻尼系数，《-车轮纵向力，F,-侧向力，《-车轮法向力，《-轮胎侧偏力，《-轮胎驱动力，g-重力加速度， 悬挂重量质心的高度，A'-悬挂重量质心至侧翻轴线的距离，&-车 辆关于Z轴的转动惯量，L-悬挂质量关于X轴的转动惯量，K,--前悬侧翻刚度比例系数，^-车辆侧翻刚度，w-整车质量，w-车辆悬挂质量，^-侧倾角速度，卜横摆角速度，r-轮距，车辆纵向速度，v-车辆侧向速度，『-车重，* —车轮半径，5-转向角，^-侧 翻角，A-空气密度，y-横摆角； 2)轮胎-路面模型汽车所受外力来源于轮胎与地面的作用力、空气阻力、坡道阻力； 但是汽车在平直道路上制动时，轮胎与地面的作用力成为影响车辆运 动状态的主要因素，所以轮胎-路面模型对车辆动力学的仿真计算起 着决定性的作用；由于轮胎结构、材料复杂，导致其高度非线性的力 学特性，所以它也是系统仿真中最不稳定的环节，路况与车辆运动状 态的变化使轮胎的外特性复杂多变且难以预测 ，荷兰Delft工业大学Pacejka教授提出的魔术公式。魔术公式形式 简洁，统一性强，用一套公式即可表达出轮胎的各向力特性，编程方 便，拟合的参数较少，而且精度非常高，魔术公式的核心内容是用三 角函数的组合及一组系数对轮胎在静态载荷表现出的外特性，即轮胎 纵向力、横向力和回正力矩分别与轮胎侧偏角，车轮滑移率以及轮胎 法向反力之间的映射关系进行描述；在纯侧偏、纯纵滑工况下，作用在轮胎上的轮胎力可以表述为纵向力《=D sin(C arctan讽l —+ SA) +五arctan}) + Sv 其中S为纵向滑移率S=l-，式中，w-车轮转速 r-车轮轮心速度及-车轮滚动半径 C = 6。，曲线形状因子 = 峰值因子5.C力=(63F/+化K化《-车轮垂向载荷，单位kN 侧向力Fx = Z) sin(C arctan{5(l — + + ￡ arctan}) + Sv式中"-侧偏角，单位度7-侧倾角，单位度 C ="。，曲线形状因子D = /vFz，峰值因子= a3 sin(l — a51 ;H)《-车轮垂向载荷，单位KN 在制动和转弯联合工况下，当《 = 0时，定义^7 = ^，则纵向滑移率和侧向滑移率为:<formula>formula see original document page 16</formula>纵向滑本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种汽车底盘集成控制器硬件在环仿真试验台，包括宿主机、目标机、电控单元，其特征在于： 所述的宿主机上建立汽车整车九自由度动力学模型、轮胎路面模型、液压及制动系统模型、发动机及传动系统模型，并建立用以评价和优化控制策略的各行驶工况的数字仿真模型，转化为Ｃ代码格式，经以太网由目标机接收下载到其ＣＰＵ内，电控单元控制执行器的常开阀和常闭阀及直流电机，通过ＰＣＬ板卡接收当前电磁阀的状态信号，并通过ＰＣＬ板卡反馈至目标机实时显示各路控制信号和车辆状态信息，目标机同时通过以太网反馈至宿主机判断实验结果，建立由电控单元进行控制的汽车底盘集成控制器硬件在环仿真试验台。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吴光强，杨林孟，邱绪云，谢晗，鞠丽娟，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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