構建基于PXI電子液壓制動系統EHB駕駛員在回路混合仿真實驗平臺

　　2、 駕駛員混合仿真實驗平臺總體構造

　　硬件結構如下圖所示，在原博世ESP8.0 HCU基礎上增加高壓蓄能器、高壓泵電機等元件，改造成EHB液壓控制單元。混合仿真平臺存在兩個回路。一個是信號的回路，PXI-8464接受轉角傳感器的CAN總線信號，PXI-6289采集踏板行程傳感器、改造的液壓控制單元中四個輪缸壓力傳感器信號和高壓蓄能器中的壓力傳感器信號。上述信號傳送給PXI-8196中實時運行的車輛模型。實時模型給出的控制信息通過DMA方式傳送給PXI-7851R，根據自定義的I/O接口控制HCU單元中的電磁閥、泵電機，完成閉環。另一路是駕駛員的回路，即駕駛員觀察顯示器中車輛的三維動畫通過駕駛員操縱單元中的方向盤和油門、剎車踏板控制車輛。NI公司的一系列硬件產品為搭建這樣一個混合仿真實驗提供了強有力的保證。　　

 

　　基于LabVIEW和VeriStand開放式的開發環境的軟件架構如上圖所示。LabVIEW作為客戶端調用DYNAanimation車輛三維動畫顯示軟件的ActiveX控件實現顯示功能。通過VeriStand VI中Workspace VI實現Workspace與LabVIEW的數據交換。VeriStand兼容用戶自定義的FPGA I/O接口，利用FPGA靈活高效的特點在無需改變硬件配置的情況下完成控制器的快速原型。

　　3、 車輛實時模型的建立

　　3.1、Tesis DYNAware的車輛模型

　　NI VeriStand支持第三方軟件DYNAware生成的模型文件。DYNAware是Tesis公司開發的一款全面高效的車輛動力學仿真軟件，從電腦上的汽車概念設計，到汽車動力學控制器與硬件結合的硬件在環試驗環境，都可以通過其達到很好的效果，仿真結果可以通過DYNAanimation軟件在顯示器上實時顯示。在德國幾乎所有的汽車制造商都在使用DYNAware的產品，世界范圍內也非常流行，基于不同的需求為生產廠家和零部件供應商提供了適當的仿真軟件包。通過在圖形化界面中設置參數，簡潔直觀地完成建模。建模對象包括整車尺寸、輪胎、前后軸、懸架、發動機、傳動系、空氣動力學等模型，可以建立多達幾十個自由度的車輛動力學模型，很好地反應車輛在各種工況條件下的動力學特性。　　

 

　　3.2、EHB控制器模型

　　EHB控制器模型首先接受車輛模型傳來的縱向加速度和輪速，估計參考車速。同時接受方向盤轉角，橫擺角速度、側向加速度，利用估計的參考車速估計質心側偏角。汽車穩定行駛時，目標制動力矩與制動踏板位移成比例關系。汽車失穩時，EHB系統主要的控制對象是汽車的橫擺角速度和質心側偏角。其中橫擺角速度控制模塊采用PD控制方法，控制實際橫擺角與理想二自由度橫擺角之間的偏差，輸出為目標制動力矩。質心側偏角控制采用門限值控制方法，根據超出門限的程度施加制動力矩。根據車輛運動狀態協調上述三種模式下的輸出量得到目標制動力矩。調用制動力矩—輪缸壓力模塊，計算出目標輪缸壓力，再轉入開關電磁閥數字PID控制模塊，輸出電磁閥的占空比。此外，根據高壓蓄能器設定壓力及HCU的工作狀態輸出泵電機的占空比，控制框圖如下圖所示：