基于PXI和cRIO的ESP硬件在环仿真平台的构建

　　上位机监控软件主要分为两个部分：仿真过程监控和查看仿真数据。仿真过程监控包括参数调用、仿真控制、参数实时监控、仿真过程中驾驶员输入等功能，并且可以对仿真模式、换档策略、仿真时间等进行配置，方便灵活地实现各种情况的仿真。

　　查看仿真数据部分，可以观察对比仿真数据，仿真过程中车辆运动回放、数据保存和调用情况。仿真过程控制界面如图3所示。

　　图3 仿真界面

　　其中，图3(b)中可以观察仿真过程中70个参数的变化曲线。可以保存和调用仿真数据，可以通过点击右下方的“仿真回放”按键，图像化显示车辆运行轨迹。 图3(c)中，可以将记录下的转向角信息在仿真过程中按照实际的时间间隔输入给系统，仿真可以得到车辆的响应情况。

　　下位机仿真软件

　　下位机运行整车模型，采用了15自由度整车模型。这15个自由度分别为：车辆纵向、横向、垂向的平动和转动这6个自由度，四个车轮的转动和垂向平动8个自由度，转向系统的1个自由度。

　　在仿真过程中，下位机以1ms为周期通过数据采集卡采集主缸和4个轮缸的压力信号，从而计算车辆受力，得到车辆运动状态。并将状态参数通过数据采集卡输出给控制器。同时下位机将车辆运动状态参数以10ms为周期将数据保存在下位机内存中，仿真结束后上传到上位机。并且下位机以10ms为周期不断检测上位机所发出的控制信号，比如转向信号、换档信号、油门信号等。这种并行结构的实现，使得复杂的功能得以方便地实现。
控制器软件

　　控制器上运行的为ESP控制算法。控制器通过接收各种传感器的信号，判断车辆状态是否为危险工况，如果检测到危险，就会输出控制指令给执行器，通过电机和电磁阀的动作来对制动系统进行主动干预，同时通过CAN通信发指令给发动机管理系统，控制车辆驱动，从而化解危机。考虑试验台的兼容性，控制器部分可以采用NI cRIO作为控制器，并采用第一代ESP控制器(主控芯片为C167)，也可以采用第二代ESP控制器(主控芯片为XC164)。

　　仿真结果

　　将仿真结果与实车试验结果相对比，两者吻合程度很好，说明该硬件在环仿真平台能有效地对车辆运动状态进行仿真。该仿真平台的搭建可以加速ESP控制算法的开发。

　　图4为在某种参数下测试ABS功能的一组轮速数据，和实车试验结果很类似，说明仿真平台精度很高。

　　图4 某种参数下测试AVS功能的一组轮速数据

　　结论

　　本文基于PXI和cRIO搭建了ESP硬件在环仿真平台。平台可以将控制器放在仿真回路中，方便对控制器中的算法进行测试。仿真试验台的搭建提高了ESP控制算法的开发速度。