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摘要汽车稳定性控制系统通过控制驱动轮滑转状态改善车辆在软弱附着路面的牵引性和操纵稳定性,汽车电控系统开发的实质是进行车辆控制原型及执行器间的性能匹配,但单纯计算机仿真难以完成这一任务。
随着相关技术的成熟，硬件在环仿真以其开发周期短、成本低和接近实际情况正成为汽车电控系统开发的主要研究手段。
本文主要研究利用LabVIEW软件模拟捷达车的稳定性控制系统中的控制器，通过用LabVIEW软件的编程和控制算法来实现对车轮的制动压力的分配以及完成对控制器硬件的检测任务。
试验台主要是把计算机和硬件，如：传感器，执行器连接到一起，形成一个完整的汽车稳定性控制系统。
基于LabVIEW软件平台建立了车辆驱动稳定性控制硬件在环仿真平台，通过该平台进行了控制器硬件在环仿真实验。
实验结果表明了控制器能够稳定工作，控制算法可以有效控制驱动轮的滑转，显著改善车辆的起步加速性能，为实车试验以及电控单元的进一步开发打下了基础。
关键词：稳定性；策略；仿真；侧偏角；横摆角速度ABSTRACTVehicle stability control system to switch the state by controlling the drive roller in the weak attachment to improve vehicle traction and road handling and stability, development of automotive electronic control system is essentially a prototype of the vehicle control and performance matching between the actuator, but the simple computer simulation is difficult to To accomplish this task. With the maturity of relevant technologies, hardware in loop simulation in its development cycle is short, low cost and close to the actual situation is the development of automotive electronic control system, the main research tool.This paper studies the use LabVIEW software to simulate the Jetta cars stability control system controller, through the use of LabVIEW software, programming and control algorithms to realize the wheel brake pressure distribution and the completion of the controller hardware detection task. Test stand is mainly to computers and hardware, such as: sensors, actuators connected together to form a complete vehicle stability control system.LabVIEW software platform based on the establishment of a vehicle driving stability control hardware in the loop simulation platform, through the platform of the controller hardware in the loop simulation. The results Biaoming the controller stability, control algorithm Keyiyouxiao driving wheel of the slip control significantly improve the Ju Liang's start Jiasuxingneng, for the Shi vehicle testing and electrical units and lay the foundation of Jin Yibu development.Keywords:Stability; Strategy; Simulation; Slip Angle; Yaw Rate目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 概述 (1)1.2 汽车稳定性控制系统硬件在环仿真试验台的国内外研究现状 (1)1.2.1国外研究现状 (1)1.2.2国内研究现状 (2)1.3 研究汽车稳定性控制系统硬件在环仿真实验台的目的和意义 (3)1.4汽车稳定性控制系统硬件在环仿真试验台的核心问题及研究热点 (4)1.5 汽车稳定性控制系统硬件在环仿真试验台的发展前景 (4)第2章试验台的组成和原理及控制策略 (6)2.1 汽车稳定性控制硬件在环仿真试验台的组成 (6)2.2 汽车稳定性控制系统的理论基础与工作原理 (6)2.2.1 汽车稳定性控制系统的理论基础 (6)2.2.2 汽车稳定性控制系统的工作原理 (7)2.3 汽车稳定性控制系统的控制策略 (7)2.3.1 过度转向时的控制措施 (7)2.3.2不足转向时的控制措施 (8)2.4 本章小结 (8)第3章汽车稳定性控制系统的控制算法 (9)3.1 汽车失稳的原因 (9)3.2 横摆角速度对汽车稳定性的影响 (9)3.3 推导理想二自由度的汽车模型 (10)3.4 车辆稳定性控制理想目标的确定 (12)3.4.1 理想横摆角速度的计算 (12)3.4.2 理想质心侧偏角的计算 (12)3.5控制算法 (14)3.6 本章小结 (14)第4章汽车稳定性控制系统硬件在环仿真试验台硬件设计 (15)4.1硬件系统 (15)4.1.1 计算机 (15)4.1.2传感器及执行器 (16)4.1.3 采集卡 (18)4.2 本章小结 (20)第5章ESP硬件在环仿真试验台软件设计 (21)5.1 LabVIEW软件介绍 (21)5.1.1软件简介 (21)5.1.2主要特点 (21)5.2 ESP系统软件设计 (26)5.2.1 系统软件框图 (26)5.3本章小结 (26)第6章汽车稳定性控制系统仿真分析 (27)6.1 ESP系统仿真试验台 (27)6.2捷达汽车动力学模型的基本参数 (27)6.3汽车稳定性控制系统控制算法的验证 (28)6.4 进行仿真试验 (28)6.5 仿真结果 (31)结论 (32)参考文献 (34)致谢 (35)附录A 外文文献 (36)附录B 外文文献的中文译文 (42)第1章绪论1.1 概述汽车电子稳定程序控制系统又称为汽车稳定性控制系统，英文缩写为ESP(Electronic Stability Progrom)，但车型不同，其缩写有所不同。
车用电机硬件在环实时仿真与测试平台高瑾;黄洋;宋石阳;姜淑影;黄苏融【摘要】车用内置式永磁电机功率密度高,参数非线性变化显著.针对此情况,本文在高速FPGA芯片上建立车用永磁电机的非线性模型,与真实控制器连接,构建了硬件在环半实物实时仿真与测试平台(HIL-bench).利用两台产品级车用永磁电机组成共直流母线互馈对拖平台(M/G-bench),与所构建的实时仿真测试平台进行对比.测试转速范围从恒转矩区到弱磁区,测试转矩从轻载到额定负载.对比结果表明,在高速指标方面,HIL-bench系统仿真步长已达到1μs;在逼近现实工况指标方面,两个平台的平均误差为4.15％.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2014(029)011【总页数】8页(P99-106)【关键词】车用永磁电机;硬件在环;非线性;对拖【作者】高瑾;黄洋;宋石阳;姜淑影;黄苏融【作者单位】上海大学机电工程与自动化学院上海 200072;上海大学机电工程与自动化学院上海 200072;上海大学机电工程与自动化学院上海 200072;上海大学机电工程与自动化学院上海 200072;上海大学机电工程与自动化学院上海200072【正文语种】中文【中图分类】TM3151 引言内置式永磁同步电机（IPMSM）在当前电动汽车驱动中的应用是比较广泛的[1,2]。
IPMSM 的参数非线性变化是影响其性能的一个重要原因，电流[3]、温度[4,5]等因素对参数的非线性都有不同程度的影响，且随着转速的增加，这种非线性的变化更加明显。
为了提高仿真的可信度，取得逼近现实的仿真结果，上述非线性问题在建模时应予以考虑，这无疑增大了建模的复杂性。
半实物实时仿真技术已广泛应用于无人机自动测试跟踪[6]、飞行器姿态控制[7]及飞船太空舱的水平和垂直自由度的控制[8]等航空领域，它是将系统的一部分用仿真模型来等效，保留了另一部分实物，两者连接后实时运行。
半实物实时仿真目前分为两大类：快速控制原型（Rapid Control Prototype,RCP）与硬件在环（Hardware-in-Loop,HIL）。
硬件在环仿真的汽车制动控制器测试系统摘要：伴随着我国经济发展，我国汽车产业也在不断的创新与发展，与此相关的车辆电子控制系统技术也在迅速的成长和发展。
为此，我们也在寻找一个相对准确，快速便捷的测试系统。
硬件在环仿真（HILS）的技术也就此而生，对我国汽车制动控制系统的测试起到了极大的帮助。
关键词：汽车产业；硬件在环仿真；制动控制；测试系统1 引言随着电子信息技术的日渐发展，我们已经不满足与传统的实车道路测试，转而寻找一种新型的，准确的实验方法，希望能够取代传统的测试方法。
而硬件在环仿真（HILS）技术的诞生，恰恰满足了我们对新型测试技术的需求。
不同于传统实车道路测试，硬件在环仿真（HILS）技术运用仿真技术模拟实际的工作环境，它可以不受时间限制和环境限制，按照特定的指令，进行有目的的可控可循环的测试。
2 硬件在环仿真技术的作用原有系统中的测试精确度，和对影响测试环境的部件，黑匣子部件的测试准确度都远远不及硬件在环仿真（HILS）技术。
硬件在环仿真（HILS）技术运用采用物理元件的代替原有测试系统部件，仿真测试可以大大提高测试的准确度。
车辆制动控制系统隶属于车辆底盘的电子系统，就目前而言，大众常常较为熟悉的是制动防抱死系统（ABS），电子制动力分配（EBD）以及电子稳定控制系统（ESC）等。
硬件在环仿真（HILS）技术已经成为产品生产重要的辅助技术，如在包含两个季节的实际车辆测试，受着气候影响和多种道路等多重影响下的制动防抱死系统（ABS）中；在难度大，时间长的牵引控制能力，影响车辆速度等方面的电子稳定控制系统（ESC）中等。
除此之外硬件在环仿真（HILS）技术还有辅助上坡起步作用，紧急制动作用等延展性的辅助作用，硬件在环仿真（HILS）技术只会越来越丰富多彩，以生产方满足对产品生产的技术需求，使硬件在环仿真（HILS）技术成为重要的生产基础和不断的发展。
3 汽车制动系统的硬件在环仿真（HILS）的测试系统简介制动控制在环仿真（HILS）测试系统主要包括了故障模拟与诊断、快速性能评估和控制策略开发，这几个方面主要由以下四个方面组成：（1）上机位（2）制动控制器（3）DSPACE仿真器（4）测试台架辅助设备制动控制在环仿真（HILS）系统如图一所示：图一制动控制在环仿真（HILS）测试系统原理图3.1 上机位车辆模型的构造会大量运用到上机位，比如以下几点：（1）输出输入的控制（2）动态地显示（3）数据的采集（4）仿真测试的结果（5）数据的储存（6）后台的处理分析MSC公司专门设计了CARSIM软件，是多种车辆的仿真处理工具，CARSIM软件可以和MATLAB/SIMULINK等软件进行连接，通过RT FOR DSPACE扩展模块，建立车辆动态仿真运动，可以使车辆的物理元件与控制台进行数据的传输与互动。
硬件在环仿真技术在汽车工程教学中的应用摘要：硬件在环仿真技术不仅提出新观点而且提供新的思想进课堂。
此技术大大有助于训练学生建构方法，研究，测试，寻求解决方案，有科研人员的头脑并深入思考问题。
然而，现阶段传统的教学方式存在不足，故硬件在环仿真实验开始逐渐替代传统的教学模式。
本文利用硬件在环实例进行讲解，从而体现出它的优势。
【关键词】：^p ：硬件在环；汽车工程；教学目前虚拟仿真技术在实践教学中的应用已成为趋势，特别是硬件在环仿真的应用可以弥补实验硬件条件的不足，尤其在高等教育大众化背景下，到实际工厂企业实践不足的难题，也是对卓越工程师培养实践条件的有力支撑。
汽车学院将结合车辆工程、汽车服务工程、能动力工程的特点进行汽车及其零部件虚拟设计、加工、装配、维修、营销服务、发动机、汽车智能控制等进行硬件在环仿真、实践内容、训练方法等研究，以提高实践教学的效果。
一、硬件在环仿真系统简介硬件在环（HIL，hardware-in-the-loop）仿真，又称半实物仿真，是将需要仿真的部分系统硬件直接放到仿真回路中的仿真系统，它不仅弥补了纯数字仿真中的许多缺陷，提高了整个模型的置信度，而且可以大大减轻编程的工作量。
这种仿真的另一个优势在于它实现了仿真模型和实际系统间的实时数据交互，使仿真结果的验证过程非常直观，大大缩短了产品开发周期。
仿真时，电脑与实际硬件通过各种信息通道相连，电脑与实际硬件共同完成仿真工作，并将仿真结果在电脑中进行分析^p ，从而判断硬件的运行情况。
二、应用案例本文以汽车制动系统为例，来讲解硬件在环仿真技术在汽车工程教学中的应用。
研究制动系统之前，必须要了解掌握汽车的理论知识。
学生要通过学得的知识来设定制动系统的控制策略。
如果仅限于教师的传统课题讲授，学生难以完全掌握其中的要领，教学效果不佳。
此系统我们选择制动系统液压总成（HCU，High Care Unit）为实物，一般由增压阀（常开阀）、减压阀（常闭阀）、回液泵、储能器组成。
车身总线控制系统硬件在环仿真设计翟琰;刘磊;张建军;卫星【期刊名称】《合肥工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(035)005【摘要】文章针对总线型车身控制系统的设计问题,提出了一种硬件在环仿真解决办法.首先采用规则化方法描述原型系统的控制意图,然后融合虚拟现实和物理测试2种仿真手段的优点,设计了分布式硬件在环仿真系统,用于模型控制逻辑的推演和车身部件响应延时特性检测,最后以电控刮水器子系统作为典型实例进行了仿真验证.实验数据表明,该方法可以有效验证功能需求模型,量化评估模型的时延误差,从而提高了车身控制系统的开发效率.【总页数】4页(P621-624)【作者】翟琰;刘磊;张建军;卫星【作者单位】合肥工业大学计算机与信息学院,安徽合肥 230009;合肥工业大学安全关键工业测控技术教育部工程研究中心,安徽合肥 230009;合肥工业大学计算机与信息学院,安徽合肥 230009;合肥工业大学安全关键工业测控技术教育部工程研究中心,安徽合肥 230009;合肥工业大学计算机与信息学院,安徽合肥 230009;合肥工业大学安全关键工业测控技术教育部工程研究中心,安徽合肥 230009【正文语种】中文【中图分类】U469.72【相关文献】1.基于LabCar的车身系统硬件在环仿真测试 [J], 高利华;赵志宇2.基于SAE J1939的重型汽车车身总线控制系统 [J], 郭善林;李刚炎;胡剑3.C-EPS硬件在环仿真平台设计与控制策略验证 [J], 王燮辉;李强;赵璐;张新闻4.基于SUMO的公交优先硬件在环仿真平台设计 [J], 马小陆;王磊;李军5.制造美丽车身——车身设计与制造——车身冲压：为美丽车身“造胚” [J],因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
汽车稳定性控制系统硬件在环仿真汽车稳定性控制系统是现代车辆的重要安全装置之一，它能够帮助驾驶员在复杂路况中更好地控制车辆，提高行车安全性能。
本文将介绍汽车稳定性控制系统的原理、硬件在环仿真的概念及其在汽车稳定性控制中的应用前景。
汽车稳定性控制系统通过采集车辆的状态信息，如车速、转向角、横摆角速度等，判断车辆的行驶状态，从而控制车辆的各个执行器，如制动器、发动机等，以保持车辆的稳定性。
该系统通常由传感器、控制器和执行器组成。
传感器负责监测车辆状态信息，控制器根据传感器输入计算控制量，执行器则根据控制量对车辆进行相应的调整。
硬件在环仿真是一种有效的开发手段，它通过模拟汽车控制系统的工作环境，对控制系统进行测试和验证。
在硬件在环仿真中，控制器、传感器和执行器均由模拟器代替，测试人员可以输入各种工况下的模拟信号，观察控制系统的响应和执行情况，从而对控制策略进行调整和优化。
通过硬件在环仿真，我们可以观察到汽车稳定性控制在不同工况下的表现。
例如，在紧急避障情况下，稳定性控制系统应能迅速判断出车辆的行驶状态，并采取相应的控制措施，以保持车辆的稳定性。
通过仿真结果分析，可以验证稳定性控制系统在不同情况下的响应速度和控制效果，从而评估其性能。
汽车稳定性控制系统对于提高车辆的安全性能具有重要意义。
硬件在环仿真作为一种有效的开发手段，能够模拟汽车控制系统的工作环境，对控制策略进行测试和验证。
通过仿真结果分析，可以评估稳定性控制系统的性能，为实际应用提供参考。
随着汽车控制技术的发展，硬件在环仿真在汽车稳定性控制中的应用前景将更加广阔。
随着汽车技术的不断发展，汽车控制系统日益复杂。
为了提高汽车控制系统的开发效率和可靠性，硬件在环仿真（Hardware-in-the-Loop Simulation，简称HILS）被广泛应用于汽车控制系统开发中。
硬件在环仿真能够在原型设计阶段对控制系统进行仿真测试，及早发现并解决潜在问题，从而缩短开发周期、降低开发成本。
硬件在环仿真在汽车控制系统开发中的应用及关键技术齐鲲鹏,隆武强,陈 雷(大连理工大学内燃机研究所,辽宁大连116024)摘要:介绍硬件在环仿真的概念、系统组成和工作过程以及在汽车控制系统开发中的应用实例,重点阐述了硬件在环仿真应用中的关键技术。
硬件在环仿真应用实例的结果表明,合理使用硬件在环仿真中的关键技术开发汽车控制系统,可以有效地缩短控制系统的开发周期,提高控制系统的设计水平,节约试验费用,为控制系统的开发提供了便利的条件。
关键词:硬件在环仿真;汽车控制系统;关键技术;有效性;实时性中图分类号:U461 文献标识码:B 文章编号:1000-6494(2006)05-0024-04Application of Hardware -in -the -loop Simulation in the Development ofControl System for Vehicle and Its Key TechnologiesQI Kun -peng ,LONG Wu -qiang ,C HE N Lei(Institute of I .C .Engine ,Dalian University of Technology ,Dalian 116024,China )A bstract :In this paper ,the concept ,s ystem composing and working process of Hard ware -in -the -loop Simulation are intro -duced ,the examples of Hard ware -in -the -loop Simulation application in the develop ment of Control System for Vehicle are also illustrated ,and the key technologies of Hard ware -in -the -loop Simulation application are put emphasis on to present .The facts indicate that it can effectively cut the development period of the control s ystem ,improve the design level of the control s ystem ,save the test expenditure and provide convenient condition to develop the control system through applying the key techn ologies of Hard -ware -in -the -loop Simulation to develop the control system for vehicle .Key words :hardware -in -the -loop simulation ;control system for vehicle ;key technology ;validity ;real -time performance 作者简介:齐鲲鹏(1976-),男,辽宁大连人,博士研究生,主要研究方向为内燃机电子控制。
智能网联汽车硬件在环虚拟仿真实验平台设计开发随着智能网联汽车技术的不断发展，越来越多的汽车制造商和科研机构开始将注意力集中在智能网联汽车硬件的设计和开发上。
为了有效地测试和验证这些硬件设备的性能和可靠性，设计和开发一个基于虚拟仿真的实验平台变得尤为重要。
本文将讨论智能网联汽车硬件在环虚拟仿真实验平台的设计和开发。
首先，为了设计和开发一个有效的智能网联汽车硬件在环虚拟仿真实验平台，需要确定仿真系统的整体框架和组成部分。
这些组成部分包括车辆仿真模型、传感器模型、通信模块和控制器模型等。
通过合理的组合和配置这些模型，可以在虚拟环境中完整地模拟智能网联汽车的硬件系统。
其次，智能网联汽车硬件在环虚拟仿真实验平台的设计和开发需要依靠先进的仿真软件和工具。
目前市场上有很多成熟的汽车仿真软件，如CarSim、ADAMS和Vissim等，这些软件具有强大的仿真和建模能力，能够实现真实的汽车行驶环境和各种场景的模拟。
通过使用这些软件，可以方便地进行智能网联汽车硬件在环虚拟仿真实验的设计和开发。
同时，智能网联汽车硬件在环虚拟仿真实验平台的设计和开发还需要考虑到与实际硬件设备的接口和通信。
在虚拟仿真环境中，需要设计和开发模拟传感器和控制器的模型，以模拟真实硬件设备的输入和输出，并与仿真系统进行通信。
这样可以在仿真环境中测试和验证智能网联汽车硬件设备的性能和可靠性。
此外，智能网联汽车硬件在环虚拟仿真实验平台的设计和开发还需要考虑到不同场景下的测试和验证需求。
智能网联汽车在不同的道路条件、环境和交通状况下都需要具备良好的性能和可靠性。
因此，在虚拟仿真实验平台中，需要设计和开发不同场景的仿真模型，以模拟各种不同的道路条件、环境和交通状况，并对智能网联汽车硬件设备进行测试和验证。
最后，智能网联汽车硬件在环虚拟仿真实验平台的设计和开发需要进行充分的测试和验证。
在开发过程中，需要对虚拟仿真实验平台的各个组成部分进行测试和验证，以确保其能够准确地模拟智能网联汽车的硬件系统。
《汽车电子节气门滑模变结构控制及其硬件在环仿真实验》篇一一、引言汽车电子节气门是现代汽车动力控制系统中的关键组成部分，它能够实时调整发动机的进气量，进而影响发动机的功率输出。
滑模变结构控制作为一种先进的控制策略，被广泛应用于各类复杂系统的控制中。
本文将探讨汽车电子节气门滑模变结构控制的原理及其在硬件在环仿真实验中的应用。
二、汽车电子节气门滑模变结构控制原理滑模变结构控制是一种基于滑动模态的控制方法，它能够在系统参数变化或受到外部扰动时，通过调整控制策略，使系统保持在预定的滑动模态上，从而保证系统的稳定性和鲁棒性。
在汽车电子节气门系统中，滑模变结构控制能够根据发动机的实时工作状态和外部环境的变化，实时调整节气门的开度，以实现发动机的优化控制。
三、硬件在环仿真实验硬件在环仿真实验是一种将实际硬件与仿真模型相结合的测试方法。
在汽车电子节气门滑模变结构控制的硬件在环仿真实验中，我们构建了真实的节气门执行机构和发动机模型，并通过仿真软件模拟出各种工况下的发动机控制系统。
然后，我们将滑模变结构控制器与这些模型进行连接，通过实时数据交互，验证控制策略的有效性和鲁棒性。
四、实验过程与结果分析1. 实验准备：我们首先搭建了硬件在环仿真实验平台，包括真实的节气门执行机构、发动机模型以及仿真软件等。
然后，我们设计了滑模变结构控制器，并确定了相关的控制参数。
2. 实验过程：在仿真软件中，我们模拟了多种工况下的发动机控制系统，包括怠速、加速、减速等。
然后，我们将滑模变结构控制器与这些模型进行连接，通过实时数据交互，观察和控制系统的运行情况。
3. 结果分析：通过对比实验数据和仿真结果，我们发现滑模变结构控制在各种工况下都能够有效地调整节气门的开度，使发动机的输出功率与预期相符。
同时，该控制策略还具有较好的鲁棒性，能够在系统参数变化或受到外部扰动时，保持系统的稳定性和性能。
五、结论本文研究了汽车电子节气门滑模变结构控制的原理及其在硬件在环仿真实验中的应用。
仿真技术在车辆工程领域的应用一．仿真技术综述仿真（simulation）技术是现代产品开发中重要的支撑技术，它是指用另一数据处理系统来全部或部分地模仿某一数据处理系统，以致于模仿的系统能像被模仿的系统一样接受同样的数据，执行同样的程序，获得同样的结果。
在工程实践中，可用模型（物理模型或数学模型）来模仿实际系统，代替实际系统来进行实验和研究。
目前，计算机已相当普及，以计算机为平台的仿真技术在现代产品开发中发挥着重要作用：（１）可以提高产品开发质量。
应用计算机仿真技术，甚至可以在产品尚未最终设计出来之前，就考察研究它们在各种工作环境下的表现，从而保证其综合性能的最优。
（２）可以缩短产品开发周期。
应用仿真技术，在方案设计中，可以同时对多个方案进行综合性能的模拟预测，以便迅速确定最佳方案；在图样设计阶段，可以通过仿真，对结构、参数是否适合产品综合性能要求进行验证；可以通过对制造过程、装配过程的仿真，及早在设计阶段就发现并解决工艺设计、加工制造中可能发生的问题。
（３）可以降低产品开发费用。
用计算机仿真代替样机或实体模型试验，不仅可以缩短产品开发周期，而且可以大大节省开发费用。
现在美国等工业发达国家已实现用计算机进行撞车模拟试验，从过去毁坏十几辆车作撞车试验，减少到只用５辆。
（４）可以进行复杂产品的操作使用训练。
二．仿真技术在车辆领域内的应用1.CAE仿真技术汽车产品开发一般分4个阶段，即筹划阶段、概念设计和可行性研究阶段、产品设计和原型车确认阶段、定型生产阶段，CAE技术的应用在产品开发的后三个阶段起着十分重要的作用。
(1)可行性研究和概念设计阶段整车参数主要是在概念设计中确定的，对产品的成功开发非常重要，如后期发现问题后再修改，后果就十分严重了。
应用CAE技术对“原型车”和开发车系统进行仿真，可以在概念设计阶段就精确地预测和控制零部件乃至整车的性能和结构可靠性，从而在开发初期就能使未来产品性能和结构指标得到保证。
Hil在汽车整车测试及开发系统中的应用打开文本图片集摘要：目前中国的汽车市场竞争愈演愈烈，人们在追求汽车高性能的同时对于汽车的测试要求也在不断的提高，因此不论对于汽车的生产厂商还是汽车维修行业，都需要一种更加方面快速的仿真测试方法，那就是硬件在环技术。
硬件在环仿真测试系统可以实时的模拟出驾驶员以及车辆的具体工作环境，大大降低了车辆测试的风险，缩短了开发的周期，有效的降低开发成本。
【关键词】：^p ：Hil（硬件在环）；汽车技术；ECU；仿真模型1 认识HILHiL（Hardware-in-the-Loop）硬件在环仿真测试系统是采用实时处理器（真实的控制器）运行仿真模型来模拟受控对象（比如：汽车、航空飞机等设备）的运行状态，通过I/O接口与被测的ECU连接，对被测系统进行全方面的、系统的测试[1]。
这种仿真是出于计算机离线仿真和实物台架测试之间的一种测试类型，它将实物硬件嵌入到仿真系统中的实时动态仿真技术。
从安全性、可行性和合理的成本上考虑，HiL硬件在环仿真测试已经成为ECU开发流程中非常重要的一环，这种技术无需真实车辆即可达到测试的目的，减少了实车路试的次数，大大降低了车辆测试的风险，缩短开发时间，有效降低成本，同时提高ECU的软件质量，降低汽车厂的风险。
目前，硬件在环测试系统以其专业性、实用性以及高效性被广泛适用于各项应用中。
2 Hil测试系统的基本架构2.1 HIL测试系统的基本结构HIL测试系统主要由三个基本部分组成，分别是实时处理器、I/O接口和可视化的操作界面，其中实时处理器是整个HIL测试系统的核心部分。
它的主要是精确地仿真测试系统中物理上并不存在的部分，即仿真出实际汽车驾驶及行驶过程中的可能出现的任何异常情况，同时对这些情况进行数据记录、硬件I/O通信并生成仿真模型并执行整个测试系统；I/O接口用于控制器与被测ECU之间的信息交互，它也可是用来产生某些产生激励信号，进行各种模拟信号、数字信号和总线信号的通信及数据传输。
《汽车ESC硬件在环仿真研究与试验》篇一一、引言汽车电子稳定控制系统（Electronic Stability Control，简称ESC）是现代汽车安全技术的重要组成部分。
它能够实时监测车辆的行驶状态，并根据车辆行驶状况对车辆的动态稳定性进行主动控制，从而有效地减少车辆在高速行驶、转弯或紧急变道等情况下发生侧滑或翻滚的风险。
随着汽车电子技术的不断发展，ESC硬件在环仿真技术逐渐成为研究热点。
本文旨在研究汽车ESC硬件在环仿真技术，并通过试验验证其有效性和可靠性。
二、汽车ESC硬件概述汽车ESC硬件主要包括传感器、执行器和控制单元。
传感器负责监测车辆的行驶状态，如车速、转向角度、侧向加速度等；执行器则根据控制单元的指令对车辆的制动系统、发动机控制系统等进行控制；控制单元则是整个系统的核心，负责根据传感器采集的信息进行计算和判断，并输出控制指令。
三、汽车ESC硬件在环仿真技术研究汽车ESC硬件在环仿真技术是一种将实际车辆硬件与虚拟环境相结合的仿真技术。
通过建立车辆动力学模型、传感器模型、执行器模型和控制单元模型等，实现对车辆行驶状态的实时模拟和预测。
在仿真环境中，可以模拟各种道路条件和驾驶场景，对ESC系统进行测试和验证。
在研究过程中，我们采用了先进的建模技术和算法，确保模型的准确性和可靠性。
同时，我们还对仿真环境进行了精细化的设置，以模拟真实的道路条件和驾驶场景。
通过不断调整模型参数和仿真环境设置，我们可以对ESC系统的性能进行优化和改进。
四、试验设计与实施为了验证汽车ESC硬件在环仿真技术的有效性和可靠性，我们设计了一系列试验。
试验主要包括以下几个方面：1. 静态测试：对传感器、执行器和控制单元进行静态测试，检查其性能和可靠性。
2. 动态仿真测试：在仿真环境中模拟各种道路条件和驾驶场景，对ESC系统进行动态测试。
3. 实车测试：将ESC系统安装在实车上，进行实际道路测试，验证其在实际应用中的性能和可靠性。
硬件在环仿真在汽车控制系统开发中的应用].\'谢十.计算.研究'硬件在环仿真在汽车控制系统开发中的应用清华大学朱辉北京轻型汽车有限公司面北京理工大学程昌圻6争【Abstract]The}1ardware—in—the一1o0psimdationtechnicsmaybeadopindevdopmentofamamo~h~mtrol systemtotthesoftwareandha|doftheamtrolsystem.Thehardware—in—the—lov9simulationisalsoclassifiedandseveraXt)tpjapplicat[ortexamplesofthehm-dwat-e—in—the—l∞psimulation81"egivninthe..uofdevelopmtmt.ftheautomobilecontrolsystem.【摘要】在汽车控制系统开发中.采用硬件在环仿真技术可以对控制系统软硬件进行测试.对硬件在环仿真进行了分类,给出了汽车控制系统开发过程中硬件在环仿真几种典型应用实例. Topicwords:Simulation-Controlsystem.概述主题电等毳控制输入输出汽车是一个高度复杂的系统,对该系统进行综台控制已成为技术发展的必然趋势.采用动态仿真和硬件在环仿真技术可提高重复设计的效率.纯软件动态仿真是优化系统设计的最佳方案.设计者可以通过改变控制系统参数来观察系统性能的变化.模型实时执行实现了硬件在环仿真.通过将系统中关键硬件与复杂的仿真模型集成,可进行各种测试和性能评估.纯软件的动态仿真和硬件在环仿真技术的结台是传统工程试验方法的重大发展.硬件在环仿真是指被仿真环节中存在实物硬件的实时动态仿真技术,与一般动态仿真的区别是: a.硬件在环仿真模型的时间标尺t相等,需要采用实时仿真算法,而动态仿真则不用.b.硬件在环仿真对硬件系统性能要求高,需要有信号输入,输出接口.而动态仿真则不用.硬件在环仿真的主要类型是控制系统硬件在环仿真,如发动机电子控制单元硬件在环仿真是以发动机为计算模型,电子控制单元为实物;防抱死电子控制单元硬件在环仿真是以防抱死系统中的液力执行机构为计算模型.电子控制单元为实物.蚰年代初,发动机控制单元(简称ECU)基本上采用8位微处理器.只能控制发动机空燃比,点火正时等发动机最基本的参数L1J.到9O年代.已开始使用多个32位微处理器进行动力和传动系统控制,控制器不仅要执行更加复杂的控制算法.而且要同时进行多个系统的综合控制.控制软件不仅要进行数据输入,输出测试,还要进行信息输入输出的测试及1998年第l2期信号的类型和正时关系比较复杂,信号发生器的信号源不能满足要求.而在实际被控对象上进行测试存在费用高,时间长,条件不确定等因素.随着计算机技术的发展,开始使用硬件在环仿真技术进行控制系统软硬件的开发和测试L4J.由于采用现代化软件工程方法.使ECU硬件在环仿真技术的应用渗透到ECU软件开发的各个阶段.ECU硬件在环仿真系统成为ECU开发过程中的主要开发工具之一. 图1是以发动机电子控制单元为例对ECU开发过程及其各阶段所用工具的简单概括.ECU开发在不同的设计阶段需要不同形式的仿真.在控制系统原理性设计阶段.为了减少仿真费用与难度,可以进行非实时性全数字动态仿真【5l6J.由图1可见,在ECU使用之前必须进行台架试验和整车试验,以获取标定数据和对系统软硬件进行最后确认.进行ECU硬件在环仿真可以降低试验费用,缩短ECU开发周期.ECU硬件在环仿真的作用有以下几点:a.进行ECU软硬件测试和验证.b.提供试验系统实时监测数据.监控试验对象,执行器,传感器等的动态特性.e.可以进行在实际中不可能或不易进行的试验,如故障模拟,故障诊断软件测试及紧急状况的处理等.d.可以研究不同控制算法对控制器品质的影响.设计?计算?研究开始发动机,传动系,控制系统夸数字仿真控制系统原型开发ECU硬件在环实时仿真卜学摸1=—=:塑笙!I—1兰三竺竺h巫环仿真系统lL二.二=二二二1.台架试验获得ECUlI1.发动机台架试I卜一所需发动机优化数据I--I验用控制系统H第四阶段2.ECU台架试睦Il2.DcU开发系统I求I图1ECU开发过程及所用开发工具e.试验重复性好.可以分别研究每个参数变化对性能的影响.图2为硬件在环仿真的构成形式.ECU为实物.发动机,驱动系,传感器,执行器等为模型,主要用于ECU的开发与测试.可以将部分或全部执行器以实物的形式参与仿真,用于研究传感器,执行器的实际性能对系统整体性能的影响以及测试信号处理电路与执行器驱动电路的动态特性.图2硬件在环仿真的构成2应用实例2.1测试汽油机的ECU系统德国勃朗施威格工业大学电子测量技术和基础电子技术学院的威施明(U.Varchmin)教授等人开发了汽车信号发生器(简称M0SIG),90年代第一次发表文章_7J简要介绍了MOSIG的功能及其硬件结构,M0SIG即可以与PC机通过RS一232串行通讯口联机使用,也可独立使用.其CPU是l6位的M一96系列单片机.1994年在MTZ上发表文章L8J再一次介绍MOSIG,MOSIG的硬件结构没变, 只是增加了PC机上软件的功能.其发动机模型是基于三维特性图的准线性模型,通过查表与插值来计算发动机输出参数,并且在PC机上可以利用数学表达式来产生所需要的信号形式.2.2测试柴油机的ECu系统北京理工大学于1997年研制出柴油机ECu硬件在环仿真系统L9J,其目的是为柴油机ECU软硬件的开发与测试提供性能良好的开发工具,把DCu 在发动机试验台上所做的工作转换到计算机室,通过ECU硬件在环仿真来完成,可节省资金,面且缩短了开发周期.HILSS是以PC机作为宿主计算机的紧密耦合多处理器并行系统,整个系统由三个子系统组成:发动机模型实时计算系统,接口管理系统和监控系统, 如图3所示.每个子系统由一个独立的处理器来完成.该系统具有以下功能:a.可使ECU硬件在环情况下进行发动机稳态工况与过渡工况的实时仿真.b.可进行ECU及齿杆位移执行器和齿杆位置传感器在环的实时仿真.c.可选择发动机状态参数和控制参数进行图形化和数字化实时显示.d.可对仿真结果进行有选择地存储.并可进行离线处理.e.ECU可以以模型形式参与仿真构成软件在环仿真系统.f.可对仿真结果数据文件及结果曲线进行打印输出.图3HILSS的组成系统枝准后,对BN493柴油机分配泵电控单元进行了两种类型的硬件在环仿真试验.试验1:ECU硬件在环仿真ECU与HILSS的信号联接关系如图4所示,可用于无外加信号驱动调理电路的情况下直接对ECU进行软硬件测试.汽车技术设计-计算-研究试验2:ECU和执行器硬件在环仿真信号联接关系如图5.该类型试验中所用电控系统完全等同于发动机台架试验所用电拉系统,因此该仿真试验可以在实际发动机台架试验前对电控系统进行测试,可在试验中发现并解决出现的问题, 为实际台架试验做好准备,这是其它调试方法无法做到的.圉4ECU与HILSS的信号联接圉5试验2信号联接圉3结束语在汽车控制系统的开发过程中采用硬件在环仿真技术可以进行控制系统软硬件的测试,帮助设计者了解系统的动态特性,进行极端条件的测试并准确分析每一个参数独立变化对系统特性的影响,缩短了产品的开发周期,降低了开发费用.目前,我国已经开发出用于硬件在环仿真的高性能价格比的实时处理系.硬件在环仿真可以应用于科研与工程试验的各个方面,是传统工程试验方法的重大发展,必将在汽车控制系统的开发过程中得到广泛应用.参考文献lWrightC.D.AutomotiveApplicationofElecmmicsProc IEEEWorl~hoponAutmmotiveAp#icad~m0fElectronicsDeartxx~MichigmaPP.49—53October23—24.19862KelleyDsh~ffll'lonG.FAutomotiveElectronicsaI1dEn- gineMangagementsystem—AReviewlourr~0fElectrical andElectronicsEngineeringAustraliaV ot10No.4PP286—299,19903WoodB.JAppli~VerficadonaI1dValidationtoAutomo—tSoftwareDevelopmentSAEPaper90l72l4Sava~tioC.Hardware—in—LoopSmulatlon—AnEngine ControllerImplementationSAEPaper9302046HaraldKro}~nVictorGheot~iuHalxiWal"e—in一Sim—niatlonforanElectx~nicClutchManagementS~temSAE Papez9504207U.Vat&rainT.№gD.NeumannAnEngineSgT1a1 SimulatorMicroprocemlngandMicroprogrmmaivg28 (1989)I:'219—2228DddN1ⅡmnBc~mrdBkandJn—Uw~Varcim~in AnUniversalRealtimeSimulatorforEnginesMIX,l9949朱辉.柴油机电控单元硬件在环仿真系统研究.北京理工大学博士论文.1997l0朱辉等.高性能价格比的实时处理系统.计算机应用研究,1998(1)(责任编辑维云)修改稿收到日期为1998年8月2,5日.(上接第3页)c.小红旗是首家匹配安全气囊的国产轿车.匹配SRS-40系统以后,驾驶员头颈部伤害指标较不装气囊时有显着下降,完全实现了预期目标.1998年第l2期圉3参考文献lBergfrledDeta1.ElectronicCrashSenso~forRestraint System.Imper901136(责任编辑路』,1原稿收到日期为1998年6月2日.——9——。
