从控制系统的角度看未来汽车总线的需求

Bm指的是较低优先级的消息在最坏情况下的传送时间（这里lp(m)指比m低优先级的消息集合）。

报文在CAN总线上发送有2种情况需要等待：

(1) 有高于本报文优先度的报文要发送；
(2) 有低于本报文优先度的报文正在发送。

最长等待时间未：(hp(m)指比m高优先级的消息集合）

2.3 在传输出错情况下的响应时间

根部Burns的理论，在一个时间t范围内，只有一个突发性的错误，其长度为nerror；除了这个突发性的错误，错误的周期为Terror。我们可以将一个消息在最坏情况下的响应时间分为以下四个部分：

- 从消息触发到排队时间的最坏延时。
- 消息排队时间Qm。
- 传送时间Cm。
- 出错恢复时间EQm。

所以，一个消息的最坏延时时间可以表达为：

于是，在t时间内传输错误的数目为(nerror + |t/Terror|-1)。将其代入公式（4）则得出：

其中，E(t)为出错恢复时间EQm的函数，表示其最大的恢复时间。

3 试验及结果

要进行试验，首先要确定系统控制器最多能承受多大的延时时间及产生延时时间后系统的控制器有何不同的要求，关于延时时间的选择，参照了TTP/的Kopeiz所提出的20ms和福特汽车公司所提出的50ms。Kopetz认为汽车车身通信延迟最多不能超过20ms是基于以下两方面的考虑，一是驾驶员对他的所有操作动作都认为是立即得到响应了，而不会由于系统延时的影响使得驾驶员做出重复的误操作，二是对于传统的内燃机的最高转速而言，每个气缸的工作循环大致在20ms左右，也就是说能够在每个工作循环产生一次控制命令。关于福特公司的延时时间不超过50ms没有详细的理论叙述，我们只能认为其是来自于经验的工程实践。但是，在我们所进行的对汽车车身系统的仿真初步试验中发现，每当系统延时时间超过50ms附近时(根据各个子系统的区别大致在正负5ms之间)系统将出现振荡。

图3为响应时间过长(转速测量时间较长)而致系统发生振荡的实例。

图3 响应时间过长而导致系统振荡

3.1 试验模型

我们选取了MatLab的Simulink中提供的汽车发动机进气模型作为基础，进一步设计了控制进气的PID控制器。系统输入阶跃信号，初值为2000rpm，终值为3000 rpm。由于在较大惯性环节或滞后环节的作用下，控制器力图克服误差的作用，但其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使克服误差的作用的变化要有些“超前”，即在误差接近零时，克服误差的作用就应该是零。这就是说，在这个控制器中仅引入“比例”项是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使克服误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重地冲过头。