車(chē)輛控制系統開(kāi)發(fā)軟件閉環(huán)模擬方法
加入技術(shù)交流群
4 實(shí)時(shí)軟件模擬的應用
4.1 改進(jìn)的開(kāi)發(fā)過(guò)程
前面介紹的V 字形的開(kāi)發(fā)過(guò)程由于存在各個(gè)階段的不銜接，導致開(kāi)發(fā)效率的降低，通過(guò)實(shí)時(shí)軟件閉環(huán)模擬系統可以有效地改進(jìn)開(kāi)發(fā)效率，基于這一系統可以形成改進(jìn)的開(kāi)發(fā)系統。
(1) 系統建模與模擬：這一階段從一開(kāi)始即開(kāi)始進(jìn)行實(shí)時(shí)模擬，不但應對對象模型可以貫徹整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程，而且控制器模型也始終貫徹整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程。
(2) 單片機實(shí)時(shí)模擬：在這一階段通過(guò)嵌入式工具箱生成實(shí)時(shí)代碼，通過(guò)S 函數建立CAN 通信模塊實(shí)現數據的交換。在這一階段模擬過(guò)程是運行單片機的程序，所以控制算法得到真實(shí)的驗證。
(3) 實(shí)時(shí)硬件模擬：這一過(guò)程是在上階段的基礎上進(jìn)行，主要是控制器硬件的驗證，所以只需比較短的時(shí)間。因為大量的算法驗證主要在第二階段，第三階段只是驗證硬件，這樣大大降低了開(kāi)發(fā)難度。
(4) 系統驗證：這一階段主要用于道路試驗，將車(chē)輛模型用實(shí)際車(chē)輛代替。采用同一套開(kāi)發(fā)系統直接放到車(chē)輛上進(jìn)行控制，在調試過(guò)程當控制程序參數修改時(shí)，采用第二階段的純軟件實(shí)時(shí)模擬進(jìn)行驗證，待算法沒(méi)有問(wèn)題時(shí)就可以馬上進(jìn)行道路試驗，這樣增加了程序的可靠性。
可以看出，通過(guò)這一過(guò)程可以有效地縮短開(kāi)發(fā)過(guò)程，開(kāi)始的模擬與最后的產(chǎn)品樣機幾乎是同一套模型，這樣實(shí)現了開(kāi)發(fā)過(guò)程的每個(gè)階段有機銜接，無(wú)縫連接。圖6 為新的開(kāi)發(fā)過(guò)程。
圖6 軟硬件集成化的開(kāi)發(fā)過(guò)程
4.2 系統實(shí)際工作過(guò)程的標定
車(chē)輛控制系統不同于一般的控制系統，它要求高可靠性，而它的工況是各種各樣的，特別是傳感信號是至關(guān)重要的，由于有各種干擾的存在，控制器抗干擾要強，但在模擬情況下很難產(chǎn)生真實(shí)的帶有干擾的傳感信號，這樣模擬很好的控制系統往往在實(shí)際系統中得不到很好的控制效果，這要求把實(shí)際系統的信號進(jìn)行采集，類(lèi)似于采集”路譜”，然后在試驗系統中進(jìn)行回放，這樣就可以測試控制器的響應并修改相關(guān)的控制算法。采用本系統可以很容易實(shí)現這一功能，這對ECU 的改進(jìn)具有重要的意義。這一工作包括兩個(gè)部分，一部分是信號的采集，利用CAN 通信將控制器采集的信號傳遞到上位PC 中，在MATLAB 環(huán)境中可以將它們存入數據工作空間中。
在試驗室條件下可以循環(huán)播放這一數據，仔細驗證與修改控制參數，研究濾波方案，這樣提供了一種非常真實(shí)的模擬環(huán)境。為節省時(shí)間可以參考這些實(shí)際數據，人工產(chǎn)生各種噪聲信號（用軟件很容易產(chǎn)生各種信號，例如壓力的干擾信號用純模擬可以非常容易地合成，但用硬件的方法則很困難產(chǎn)生，并且費時(shí)費工）。采用純軟件單片機模擬可以避開(kāi)硬件傳感系統，直接將真實(shí)的傳感信號導入到單片機內部，這是非常簡(jiǎn)單的。
對于外部硬件驅動(dòng)來(lái)說(shuō)，在實(shí)時(shí)硬件模擬時(shí)需要功率系統一次次工作，有些設備耗電也比較大，危險性也大，采用軟件模擬則可以有效地避免這類(lèi)問(wèn)題。
4.3 模塊化的實(shí)時(shí)硬件系統
實(shí)時(shí)硬件系統實(shí)際上包含有輸入和輸出兩個(gè)部分，在許多情況下并不需要輸入、輸出都參與工作，有下面兩種工況，即輸入硬件和輸出硬件模擬。
全硬件模擬部分
圖7 不同模擬系統的配置
5 結束語(yǔ)
本文介紹的快速開(kāi)發(fā)系統已成功地應用于不同的開(kāi)發(fā)項目，并將本系統產(chǎn)品化，系統在使用中不斷的完善，并逐步被客戶(hù)所接受。本系統特點(diǎn)是軟、硬件系統一體化，并貫穿整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，大大提高了開(kāi)發(fā)效率，縮短了開(kāi)發(fā)時(shí)間。系統是一種通用的開(kāi)發(fā)平臺，幾乎可以應用于任何車(chē)輛電子控制系統，更重要的是，它是一個(gè)開(kāi)放的開(kāi)發(fā)平臺，所有資源對用戶(hù)都是開(kāi)放的，用戶(hù)可以自行修改和建立特定的模擬開(kāi)發(fā)模型。
參考文獻
1 The dSPACE, Inc . Solutions for Automotive Control—System and Application. manual 2002(end)
評論