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电控悬架的硬件在环仿真研究

作　者: 房程程
导　师: 刘平
学　校: 西南交通大学
专　业: 车辆工程
关键词: 电控悬架 V模式硬件在环仿真模糊控制 xPC Target
分类号: U463.33
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

电控悬架核心部分就是ECU,即电控控制单元。以往对于ECU的开发采用串行开发模式,这种模式开发周期较长。现代电子产品更新速度愈来愈快,串行模式难以满足开发要求,因而V模式开发流程应运而生。硬件在环仿真(HIL)是一种硬件在线实时技术,它把实物通过计算机I/O接口与软件结合,并要求系统的软、硬件实时运行,能够真实的模拟实物实际的运行状况,既具有纯数字仿真的高效性,又具有实物实验的准确性,是V模式开发流程的关键技术。因此,对硬件在环仿真技术的研究具有重要现实意义。本文将某型轿车的电控空气半主动悬架系统作为研究对象,在对汽车及悬架系统性能分析的基础上,在MATLAB/Simulink里建立了四分之一车悬架模型。通过试验的方法获取了减振器阻尼系数和空气弹簧的刚度,并将该电控悬架进行了台架试验,经过对试验数据的处理和分析,试验的结果表明通过试验所得到的减振器阻尼系数和空气弹簧的刚度值是理想的。基于V模式开发理念：首先,对电控悬架进行了功能设计和离线仿真,针对某型轿车的电控空气半主动悬架系统,设计适合于该电控悬架的模糊逻辑控制器,分别以随机位移信号、阶跃信号和正弦位移信号作为激励,进行了离线仿真,得到了被动悬架和电控半主动悬架的车身加速度对比曲线,结果表明电控半主动悬架系统比被动悬架具有更好的减振性能,同时也说明了本文所设计的模糊控制策略是可行的,改善了乘坐舒适性。其次,为了进一步验证控制器的效果,利用西南交通大学汽车工程研究所和成都欧内斯特科技有限公司联合开发的电控半主动悬架试验平台,在该平台基础上,在宿主机中利用MATLAB/Simulink软件搭建了汽车电控悬架硬件在环仿真模型,然后把实物嵌入到闭环系统中。通过双机仿真模式,利用MATLAB实时工具xPC Target,将在宿主机中建立的硬件在环仿真模型经编译后下载到目标机中,以目标机来替代实际的电子控制单元(ECU)控制电控半主动悬架,实现电控悬架的硬件在环实时仿真。结果表明,本文所设计的模糊控制器具有一定的效果。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-12
第1章绪论  12-21
  1.1 电控悬架控制方法及其研究现状  12-15
  1.2 硬件在环仿真技术  15-17
    1.2.1 V模式的开发方法  15-17
    1.2.2 硬件在环仿真技术开发方法  17
  1.3 汽车电子硬件在环仿真技术国内外现状分析  17-19
  1.4 本文主要研究内容  19-21
第2章汽车悬架模型的建立及验证  21-31
  2.1 电控悬架的类型  21
  2.2 电控悬架的功能  21-22
    2.2.1 减振力和弹簧刚度的控制  21-22
    2.2.2 车身高度的控制  22
  2.3 电控悬架的结构与工作原理  22-25
    2.3.1 电控悬架的组成  22-23
    2.3.2 电控悬架的工作原理  23-25
  2.4 路面谱模型的建立  25-26
  2.5 汽车被动悬架和半主动悬架动力学模型  26-28
    2.5.1 两自由度的单轮车辆动力学模型  26-27
    2.5.2 二自由度被动悬架Simu¨nk模型的建立  27-28
  2.6 四分之一车悬架模型的验证  28-29
    2.6.1 试验目的  28
    2.6.2 试验步骤  28
    2.6.3 试验参数  28
    2.6.4 试验与仿真结果的对比  28-29
  2.7 本章小结  29-31
第3章电控悬架系统特性试验及分析  31-43
  3.1 电控悬架特性试验  31-32
    3.1.1 试验目的  31
    3.1.2 试验系统  31-32
    3.1.3 试验条件  32
    3.1.4 试验方案  32
  3.2 试验数据处理  32-37
    3.2.1 可调减振器阻尼  32-36
    3.2.2 空气弹簧刚度  36-37
  3.3 减振器阻尼与步进电机转角间的关系  37-38
  3.4 验证电控悬架的参数  38-42
    3.4.1 试验目的  38
    3.4.2 试验方案  38
    3.4.3 数据处理  38-42
  3.5 本章小结  42-43
第4章电控悬架系统的功能设计及离线仿真  43-54
  4.1 模糊理论概述  43-44
  4.2 模糊控制器的设计  44-47
    4.2.1 模糊控制器的组成  44
    4.2.2 输入输出变量的模糊化  44-46
    4.2.3 确定模糊控制规则  46-47
  4.3 二自由度半主动悬架Simulink模型的建立  47
  4.4 仿真及分析  47-53
  4.5 本章小结  53-54
第5章电控半主动悬架的硬件在环仿真  54-65
  5.1 硬件在环仿真试验台结构及原理  54-56
  5.2 xPC Target  56
  5.3 PCL-818L数据采集板卡  56
  5.4 建立Simulink电控半主动悬架硬件在环仿真模型  56-58
  5.5 硬件在环仿真数据分析与处理  58-64
  5.6 本章小结  64-65
第6章结论与展望  65-67
  6.1 结论  65
  6.2 展望  65-67
致谢  67-68
参考文献  68-71
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果  71

电控悬架的硬件在环仿真研究

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