基于PXI平臺的ESP系統性能測試系統介紹

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，如圖2所示），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LabVIEW 和 PXI的測試平臺。

ESP試驗數據采集系統所依賴(lài)的數據采集設備采用了NI PXI系統以及相應的PXI數據采集卡，上述系統與測試所需的傳感器構成了ESP試驗數據采集系統的硬件部分，，傳感器、觸發(fā)器通過(guò)接線(xiàn)盒及電纜與采集卡或機箱相連。硬件系統搭建的過(guò)程中，我們遇到了一個(gè)問(wèn)題：我們采用的PXI機箱需要220V交流供電，而試驗測試中車(chē)載電源是12V直流蓄電池，對此我們采用了逆變器將12V直流電轉變?yōu)?20V交流電，然后直接供給PXI機箱。為了避免汽車(chē)運行過(guò)程中蓄電池電壓波動(dòng)對傳感器造成損壞以及影響測量準確度，傳感器供電沒(méi)有直接采用蓄電池電源，而是通過(guò)穩壓器將220VAC轉換到12VDC，進(jìn)而供給相應的傳感器，電源系統架構如圖3所示。220V交流逆變器和PXI機箱安裝在測試車(chē)輛后備箱的鋁合金支架上，如圖4所示，支架通過(guò)螺栓與車(chē)身地板相連，從而保證機箱在車(chē)輛行駛過(guò)程中不會(huì )晃動(dòng)。

數據采集系統軟件是在LabVIEW中實(shí)現的，主要應用了LabVIEW中數據采集模塊、及文件IO模塊，針對眾多的測量信號，編程中我們采用了各信號分別采集、同時(shí)存儲的架構，由于試驗中采樣率不高（20Hz），信號同步要求不高，故采用了局部變量進(jìn)行信號的同步存儲。整體程序框架如圖5所示。程序前面板如圖6所示，前面板主要分為兩個(gè)區域，左側區域為配置區，主要用于試驗過(guò)程中需要進(jìn)行輸入、更改的量，如信號采集端口的配置選擇，如模擬輸入通道（AI）的選擇，RS232端口的選擇，波特率的配置等，以及測量結果文件名稱(chēng)的更改、存儲位置的選擇等。右側區域為試驗中重要檢測量的實(shí)時(shí)顯示，便于試驗過(guò)程中對試驗數據進(jìn)行監測，當試驗數據出現明顯的錯誤時(shí)，及時(shí)進(jìn)行儀器調整或檢修，并重新進(jìn)行測試。圖7、圖8為試驗結果曲線(xiàn)。圖7中紅色點(diǎn)為試驗中的標樁，結果顯示車(chē)輛能順利通過(guò)單移線(xiàn)中的所有標樁。圖8中品紅色的線(xiàn)表示ESP功能是否被激活，以及制動(dòng)主缸和各輪缸的壓力。

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，夏季在海南汽車(chē)試驗場(chǎng)、冬季在黑河紅河谷試驗場(chǎng)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。