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基于DSPACE的ESP硬件在环仿真实验台的开发

作　者: 王玉伟
导　师: 宋传学
学　校: 吉林大学
专　业: 车辆工程
关键词: 安全 ESP 硬件在环仿真实验台 DSPACE 参数校定
分类号: U467.525
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着作为现代文明图腾的汽车工业飞速发展,车辆行驶安全的重要性也开始日益凸现。在ABS和TCS的基础上发展起来并日趋成熟的电子稳定控制系统(ESP)对车辆的操纵稳定性和行驶安全性有很明显的提升作用。它能够对驾驶者的意图、汽车的行驶状态和路面的状况进行判断,并通过主动干预发动机和制动系统来实现对车辆行驶稳定性的控制,在车辆处于极限工况下的控制效果尤为明显。然而ESP产品的开发并不是一项简单的任务,不管是控制算法的编写、软硬件系统的设计还是对产品性能进行检验都需要开展大量工作。实车道路试验作为检验ESP产品最直接有效的方法,本身有着成本高、环境要求苛刻、部分工况存在安全隐患等诸多缺点。随着车辆动力学模型相关研究的深入,硬件在环仿真技术逐渐走入了人们的视野。利用它来开发ESP产品,就可以避免实车试验的危险性和苛刻的环境要求,还能够根据需要对试验条件进行控制,也便于快速更换系统组件或控制算法,不仅降低了产品开发的成本,也缩短了研究的周期。本文在了解了国内各高校ESP硬件在环仿真实验台开发情况的基础上,对实验台的总体结构、工作原理和所能实现的功能进行了具体的阐述,并根据实际需要提出了一套基于DSPACE的ESP硬件在环仿真实验台的设计方案。本文主要基于实验台的前期开发工作——搭建调试而展开,具体的研究工作如下:第一,确定课题研究的方向。需要了解ESP及其硬件在环仿真实验台的研究目的、发展历史和研究前景。并根据实际研究的需要,明确自己的任务。第二,提出实验台的设计方案。综合分析国内各个高校ESP硬件在环实验台的进展和成果,并结合课题组的实际情况,提出所要开发实验台的总体结构方案,并对其工作原理进行简要的介绍。第三,硬件在环实验台的搭建。根据提出的设计方案和所要匹配的目标车型来对软硬件进行选取。本文主要基于DSPACE构建实时仿真平台,利用其配套的处理器板卡、数据采集卡和通信系统以及实车的部分组件搭建了实验台的硬件部分,利用其配套的试验测试软件以及根据需要进行修改之后的TESIS整车动力学仿真模型构建了实验台的软件部分。经过调试确保实验台运转正常,并根据课题组的实际情况将其在室内进行了合理的布置。第四,实验台模型参数的校定。利用实车试验设备CANoe所具有的离线仿真功能,把实车试验中采集到的车辆信息图形化显示,并根据需要输入到实验台的车辆模型中,从而对模型参数的精度进行校定。本文根据所匹配车型对实验台的车辆模型参数进行了相应设置,并利用实车数据的反馈对部分台架车辆参数进行了校定,提高了仿真实验台的精度。第五,实验台仿真效果的检验。在经过参数校定之后的硬件在环实验台上安装和实车相同的成品ECU,并模拟实车ESP试验的工况进行仿真,这样可以将实车采集到的和台架仿真得到的ESP性能主要评价参数进行比较,通过对比分析来验证所开发的ESP硬件在环实验台的可靠性,为之后在实验台上进行大量的ESP产品性能评价试验以及采用自主研发的ECU,进行产品开发打下了基础。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-20
  1.1 ESP 的研究背景和基本概念  10-12
    1.1.1 ESP 的研究背景  10-11
    1.1.2 ESP 的基本概念  11-12
  1.2 ESP 的发展历史和现状  12-16
    1.2.1 ESP 的发展历史  12-14
    1.2.2 ESP 的发展现状  14-16
  1.3 ESP 硬件在环实验台的开发背景与研究目的  16-17
  1.4 本文研究的主要内容  17-20
第二章 ESP 硬件在环实验台方案设计  20-34
  2.1 ESP 系统简介  20-25
    2.1.1 ESP 的基本工作原理  20-21
    2.1.2 ESP 的基本组成  21-22
    2.1.3 ESP 的开发  22-24
    2.1.4 ESP 的评价  24-25
  2.2 ESP 硬件在环实验台的基本结构  25-26
    2.2.1 实时控制平台  25-26
    2.2.2 软件模型  26
    2.2.3 硬件实物  26
    2.2.4 数据信号处理系统  26
  2.3 ESP 硬件在环实验台主要作用  26-27
  2.4 ESP 硬件在环实验台基本方案  27-32
  2.5 本章小结  32-34
第三章 ESP 硬件在环实验台的软硬件建设  34-54
  3.1 DSPACE 系统简介  34-35
  3.2 ESP 硬件在环实验台的硬件建设  35-46
    3.2.1 DSPACE 实时仿真系统  36-38
    3.2.2 液压控制单元  38-40
    3.2.3 传感器  40-42
    3.2.4 制动系统与操纵机构  42-44
    3.2.5 信号处理系统  44-45
    3.2.6 其他硬件  45-46
  3.3 ESP 硬件在环实验台的软件建设  46-52
    3.3.1 MATLAB/Simulink 仿真系统  46-48
    3.3.2 TESIS/DYNAware 汽车动力学仿真软件  48-50
    3.3.3 ControlDesk 试验和测试软件  50-52
  3.4 本章小结  52-54
第四章 ESP 硬件在环实验台的参数匹配及校定  54-64
  4.1 参数匹配校定的必要性及其界面简介  54-55
  4.2 车辆基本参数的设置  55-56
  4.3 车辆主要性能参数的校定  56-61
    4.3.1 发动机参数的校定  56-59
    4.3.2 制动器参数的校定  59-61
  4.4 车辆其它性能参数的设置  61-63
  4.5 本章小结  63-64
第五章道路实车试验与结果分析  64-74
  5.1 引言  64
  5.2 实车试验条件及试验设备  64-67
    5.2.1 试验条件  64-65
    5.2.2 试验设备  65-67
  5.3 实车试验与硬件在环仿真的比较  67-72
    5.3.1 阶跃工况  67-68
    5.3.2 单移线工况  68-70
    5.3.3 双移线工况  70-72
  5.4 本章小结  72-74
第六章全文总结与工作展望  74-76
  6.1 全文总结  74-75
  6.2 工作展望  75-76
参考文献  76-80
致谢  80

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