构建基于PXI电子液压制动系统EHB驾驶员在回路混合仿真实验平台

　　2、 驾驶员混合仿真实验平台总体构造

　　硬件结构如下图所示，在原博世ESP8.0 HCU基础上增加高压蓄能器、高压泵电机等元件，改造成EHB液压控制单元。混合仿真平台存在两个回路。一个是信号的回路，PXI-8464接受转角传感器的CAN总线信号，PXI-6289采集踏板行程传感器、改造的液压控制单元中四个轮缸压力传感器信号和高压蓄能器中的压力传感器信号。上述信号传送给PXI-8196中实时运行的车辆模型。实时模型给出的控制信息通过DMA方式传送给PXI-7851R，根据自定义的I/O接口控制HCU单元中的电磁阀、泵电机，完成闭环。另一路是驾驶员的回路，即驾驶员观察显示器中车辆的三维动画通过驾驶员操纵单元中的方向盘和油门、刹车踏板控制车辆。NI公司的一系列硬件产品为搭建这样一个混合仿真实验提供了强有力的保证。　　

 

　　基于LabVIEW和VeriStand开放式的开发环境的软件架构如上图所示。LabVIEW作为客户端调用DYNAanimation车辆三维动画显示软件的ActiveX控件实现显示功能。通过VeriStand VI中Workspace VI实现Workspace与LabVIEW的数据交换。VeriStand兼容用户自定义的FPGA I/O接口，利用FPGA灵活高效的特点在无需改变硬件配置的情况下完成控制器的快速原型。

　　3、 车辆实时模型的建立

　　3.1、Tesis DYNAware的车辆模型

　　NI VeriStand支持第三方软件DYNAware生成的模型文件。DYNAware是Tesis公司开发的一款全面高效的车辆动力学仿真软件，从电脑上的汽车概念设计，到汽车动力学控制器与硬件结合的硬件在环试验环境，都可以通过其达到很好的效果，仿真结果可以通过DYNAanimation软件在显示器上实时显示。在德国几乎所有的汽车制造商都在使用DYNAware的产品，世界范围内也非常流行，基于不同的需求为生产厂家和零部件供应商提供了适当的仿真软件包。通过在图形化界面中设置参数，简洁直观地完成建模。建模对象包括整车尺寸、轮胎、前后轴、悬架、发动机、传动系、空气动力学等模型，可以建立多达几十个自由度的车辆动力学模型，很好地反应车辆在各种工况条件下的动力学特性。　　

 

　　3.2、EHB控制器模型

　　EHB控制器模型首先接受车辆模型传来的纵向加速度和轮速，估计参考车速。同时接受方向盘转角，横摆角速度、侧向加速度，利用估计的参考车速估计质心侧偏角。汽车稳定行驶时，目标制动力矩与制动踏板位移成比例关系。汽车失稳时，EHB系统主要的控制对象是汽车的横摆角速度和质心侧偏角。其中横摆角速度控制模块采用PD控制方法，控制实际横摆角与理想二自由度横摆角之间的偏差，输出为目标制动力矩。质心侧偏角控制采用门限值控制方法，根据超出门限的程度施加制动力矩。根据车辆运动状态协调上述三种模式下的输出量得到目标制动力矩。调用制动力矩—轮缸压力模块，计算出目标轮缸压力，再转入开关电磁阀数字PID控制模块，输出电磁阀的占空比。此外，根据高压蓄能器设定压力及HCU的工作状态输出泵电机的占空比，控制框图如下图所示：