汽车asr系统ecu设计和xpc硬件在环仿真探究

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1、汽车ASR系统ECU设计和xPC硬件在环仿真探究摘要：建立汽车动力学仿真模型，利用飞思卡尔S12单片机基于相关算法设计、开发汽车驱动防滑控制件控制器((ASR)系统的硬件控制器(ECU)。应用Simulink/RTW/xPCTarget开发工具结合软、硬件，构建ASR系统基于xPC的硬件在环仿真平台。仿真实验验证了系统控制器硬件及控制程序的有效性。关键词：ASR；单片机；xPCTarget；硬件在环仿真中图分类号：U463.54文献标志码：ADOI:10.3969/j.issn.2095-1469.2011.01.011ECUDesignofAutomotiveASR

2、SystemsandItsHardware-in-the-loopSimulationUsingxPCTargetSunJun,ZhangLi(SchoolofMachineryandAutomobileEngineering,HefeiUniversityofTechnology,Hefei,Anhui230009,China)Abstract：Vehicledynamicsmodelwasestablished.ECUofautomotiveaccelerationslipregulation(ASR)systemwasdesignedusingthecorrel

3、ationalgorithmbasedonFreescaleS12MCU.UtilizingSimulink,RTWandMatlabxPCTarget,ahardware-in-the-loopSimulationplatformwasbuiltup.Simulationresultsshowtheeffectivenessofboththesystemcontrollerhardwareandthecontrolprocedures・Keywords：ASR；microcontrollerunit；xPCTarget；hardware-in-the-loop汽车A

4、SR系统通过将驱动轮保持在最佳滑转率范围内，可以提高汽车起步、加速时的方向稳定性和操纵性；使汽车在起步、加速时获得最适当的驱动力并改善其附着性能，提高汽车起步能力[1-4]o在产品开发初期，无论是控制逻辑的确定，还是执行机构的设计开发都是先从仿真研究入手。xPCTarget作为一种高性能的宿主机-目标机原型环境，它能把Simulink模型和物理系统连接起来并且在PC机上进行处理[5-6]o它是一种具有系统开发、调试、检测及性能评价等综合功能的车辆电子系统开发和改进的重要工具[7-10]o在Matlab软件平台上建立汽车动力学仿真模型，并根据相关算法设计ASR系统ECU

5、,再利用xPCTarget联合软、硬件构建硬件在环仿真实验平台，最后通过硬件在环仿真实验验证了所设计ECU能够有效地控制车轮滑转，改善了汽车起步加速性能。1汽车动力学仿真模型利用汽车驱动工况下各组成部分的数学模型，在Matlab/Simulink软件平台下，根据某后轮驱动汽车数据，搭建汽车驱动状况下的动力学仿真模型。仿真模型包括：发动机模型、传动系模型、轮胎模型、整车模型、制动器模型。1.1发动机模型发动机是汽车的动力源泉，其输出的转矩经传动系传递到驱动轮产生牵引力，从而驱动车辆向前行驶，因此正确地建立发动机模型是整个动力传动系的基础。在车辆起动、变速情况下，油门开度

6、变化迅速，发动机达到稳态过程是一个动态过程，即发动机节气门阶跃响应有一定的滞后和惯性。发动机经过一个动态响应过程之后，将会重新进入稳定工况。考虑到实验中驱动防滑控制只是把发动机作为一个具有一定特性的动力装置，为了描述发动机的动态输出特性，可以把发动机看成是具有纯延迟的一阶惯性环节。其传递函数可表示为式中：为动态转矩；为此油门开度下稳态转矩；T1为系统之后时间常数；T2为系统时间常数；s为拉氏变换量。1.2轮胎模型建立GIM理论模型，这一模型主要描述纵向力、横向力以及它们之间的联合作用力。轮胎与路面的纵向力公式为轮胎与路面的横向力公式为式中：Fx为轮胎与路面的纵向力；F

7、y为轮胎与路面的横向力；SS为纵向滑转率；Sa为横向滑转率；Ssc为滑转临界点；Sac为侧偏临界点；为车轮纵向附着系数；为车轮横向附着系数；CS为轮胎纵向刚度；Ca为轮胎横向刚度；，。1.3整车模型整车模型能反映出整车的驱动特性和稳定性，是衡量各个控制子系统响应效果的工具。建立纵向位移、侧向位移、横摆角位移3个自由度的整车动力学模型。动力学微分方程如下式中：为车辆纵向速度；为车辆侧向速度；为转向轮转角；为横摆角速度；a、b为分别为质心到前后轴的距离;d为车轮轮距；Fxl、Fx2、Fx3、Fx4为作用在各个车轮上的纵向力；Fyl、Fy2、Fy3、Fy4