基于PXI平臺的ESP系統性能測試平臺

概述：
        現代化電子工廠(chǎng)車(chē)間批量生產(chǎn)的PCB電路板，除了要進(jìn)行ICT測試外，還要做最終打包出廠(chǎng)前的功能測試FCT(Functional Circuit Test)。利用NI公司的PXI 控制板卡和LabVIEW軟件構建的一套完整的包含音頻、視頻及各種電壓，電流，頻率，開(kāi)關(guān)量等等的綜合性全自動(dòng)功能測試平臺。該平臺實(shí)現了對各種不同的PCB電路板的FCT功能測試。通過(guò)該平臺無(wú)需頻繁更換測試硬件，新產(chǎn)品加入時(shí)，只需更換一個(gè)ATE測試夾具，按照PXI板卡的硬件資源分配，對測試夾具的插針進(jìn)行連線(xiàn)到其界面接口，最后修改相應的測試軟件即可實(shí)現對PCB板的全自動(dòng)測試。

        該系統綜合了音頻，視頻的自動(dòng)測試，包含了GPIB，RS232，RS485， Ethernet等多種接口和通訊方式，測試方法簡(jiǎn)單，操作工人測試時(shí)只需要將測試夾具壓下、觀(guān)察上位機軟件畫(huà)面提示，測試完成后抬起測試把柄即可實(shí)現全功能測試，測試效率大幅提高。

        汽車(chē)電子穩定控制系統可以輔助駕駛員對車(chē)輛的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行控制，通過(guò)控制車(chē)輪的制動(dòng)力和發(fā)動(dòng)機的輸出力矩來(lái)控制汽車(chē)的橫擺角速度并將側偏角限制在一定范圍內，從而協(xié)助駕駛員在極限工況下保持汽車(chē)的穩定性，防止車(chē)輛出現失穩危險。

        近年來(lái)，隨著(zhù)人們對車(chē)輛主動(dòng)安全性要求的提高和各國相應安全法規的推動(dòng)，ESP系統在汽車(chē)上的標準裝配率迅速提高，博世、大陸等國外汽車(chē)電子產(chǎn)品供應商均具備了ESP系統的批量化供貨能力并占據了市場(chǎng)的主要份額。

        國內ESP系統的研究起步較晚，大多停留在理論控制研究與硬件在環(huán)仿真階段，國內整車(chē)及零部件廠(chǎng)商大多直接采用博世、大陸、TRW等的ESP系統與自主開(kāi)發(fā)的整車(chē)相匹配。
相對于國內ESP系統策略的研究，ESP系統性能測試評價(jià)方法的研究基本空白，大多數驗證實(shí)驗均參考國外零部件商或相應機構的試驗方法或直接將測試試驗委托供應商實(shí)施。目前，國內汽車(chē)行業(yè)尚無(wú)形成統一的ESP測試標準，這使得國內整車(chē)廠(chǎng)商很難系統合理的評價(jià)ESP控制性能，更無(wú)法根據試驗的結果在產(chǎn)品設計階段對汽車(chē)電子供應商提出完善的產(chǎn)品設計技術(shù)要求，大大增加了整車(chē)廠(chǎng)商與汽車(chē)電子供應商的底盤(pán)電控系統匹配設計周期和研發(fā)成本。

       鑒于上述情況，課題組結合當前的研究基礎，提出一套汽車(chē)底盤(pán)電控系統性能評價(jià)和實(shí)驗測試流程規范并構建了一個(gè)用于ESP系統試驗測試的測控系統平臺。

ESP系統測試平臺
       課題組搭建的ESP系統測試平臺主要包括三大部分：1. ESP試驗測試流程規范；2. 試驗數據采集系統；3. 試驗評價(jià)標準。
 

                                       圖1 ESP系統測試平臺架構

        試驗測試流程規范規定了ESP測試所需的試驗項目、試驗目的、測試變量和儀器、試驗條件、試驗方法，以及實(shí)驗數據處理方法。

        試驗評價(jià)標準作為電控系統以及整車(chē)性能評定的指南，從汽車(chē)相關(guān)基本理論出發(fā)，規定了性能好壞評定的方法與相應原理。

        試驗數據采集系統包括試驗中測量所需變量（車(chē)輛參數和運動(dòng)狀態(tài)）的傳感器及其數據采集卡和相關(guān)軟件。試驗數據采集系統性能好壞在一定程度上決定了整個(gè)測試系統能否準確評價(jià)整車(chē)性能以及ESP系統的優(yōu)劣。

        ESP作為最新一代汽車(chē)主動(dòng)安全系統，ESP是基于汽車(chē)動(dòng)力學(xué)對汽車(chē)臨界失穩狀態(tài)下施加準確控制來(lái)提高汽車(chē)穩定性的系統。因此為了驗證ESP系統的性能，就需要大量實(shí)車(chē)試驗。完成試驗數據采集將面臨兩大難題：一是，測試設備眾多（GPS、陀螺儀、非接觸式光電測速儀、輪速傳感器、壓力傳感器、觸發(fā)器等），二是，測試環(huán)境惡劣（沖擊、震動(dòng)、高溫、高濕度等）。通過(guò)調研，我們選擇了NI PXI和LabVIEW的測試平臺。
  

                      圖2 ESP數據采集系統界面                   圖3 ESP數據采集系統PXI機箱

 
                           轉向盤(pán)轉角傳感器                                             觸發(fā)開(kāi)關(guān)
         

                              雙軸車(chē)速傳感器                                               壓力傳感器

                                  GPS                                                                        陀螺儀

                                                      圖4 測試系統傳感器

 
                    圖5 ESP單移線(xiàn)試驗車(chē)輛軌跡                  圖6 ESP單移線(xiàn)試驗輪缸制動(dòng)壓力

結論

        ESP是未來(lái)汽車(chē)主動(dòng)安全系統發(fā)展的一大方向，ESP實(shí)車(chē)道路試驗不僅是ESP控制系統優(yōu)劣的最終評判手段，ESP實(shí)車(chē)道路試驗在ESP控制算法開(kāi)發(fā)階段也具有一定的指導意義。
基于PXI系統良好的可擴展性，我們快速搭建了ESP系統性能試驗的測試平臺，在極端苛刻的試驗環(huán)境下，測試系統準確有效的采集了ESP系統試驗的測試信號，大大推動(dòng)了863計劃底盤(pán)控制系統的研究，為我們自主底盤(pán)電控系統進(jìn)一步的完善提供了有力的支撐。