基于ｘＰＣＴａｒｇｅｔ的汽車動力學(xué)ＨｉＬ仿真系統(tǒng)設(shè)計

2012年03月16日17:13:08 本網(wǎng)站我要評論(2)字號：T | T | T

武志杰，郭洪艷，柳致海，陳　虹，
吉林大學(xué)汽車動態(tài)模擬國家重點實驗室，吉林長春

吉林大學(xué)控制科學(xué)與工程系，吉林長春

摘　　　要：目前，汽車工業(yè)進(jìn)入了一個高速發(fā)展的階段，汽車從設(shè)計到上市，周期越來越短，而汽車的設(shè)計和研發(fā)是一項非常復(fù)雜且耗資巨大的工程，尤其是一些實車實驗，不僅復(fù)雜而且?guī)в幸欢ㄎｋU性。為了方便汽車研發(fā)工作，縮短研發(fā)周期，運(yùn)用ｘＰＣＴａｒｇｅｔ和ｖｅＤＹＮＡ等軟件開發(fā)工具，結(jié)合方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、油門踏板傳感器和制動踏板傳感器等硬件工具，設(shè)計了一套汽車動力學(xué)硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)。詳細(xì)介紹了該系統(tǒng)的工作原理，以及各硬件模塊和軟件模塊的結(jié)構(gòu)和原理。較后，設(shè)計了一個汽車在半徑為５０米的圓形平坦路面上行駛的仿真實驗，并對該ＨｉＬ仿真系統(tǒng)的性能指標(biāo)進(jìn)行測試和分析。實驗的結(jié)果表明，該仿真系統(tǒng)的精度和實時性非常好，完全能夠滿足一般汽車動力學(xué)仿真實驗要求。

關(guān)　鍵　詞：硬件在環(huán)仿真；汽車動力學(xué)；ｘＰＣｔａｒｇｅｔ

１　引　言

硬件在環(huán)（ＨｉＬ，ｈａｒｄｗａｒｅ－ｉｎ－ｔｈｅ－ｌｏｏｐ）仿真作為一種實時仿真技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于汽車研發(fā)過程中，較大的優(yōu)點就是可以把外部實物通過計算機(jī)接口嵌入到軟件環(huán)境中去，用以代替一些難以用數(shù)學(xué)模型描述的要素，從而大大提高了仿真效果［１］。例如，文獻(xiàn)［２］利用ｄＳＰＡＣＥ、ｘＰＣＴａｒｇｅｔＢｏｘ、ＶｅｈｉｃｌｅＳｉｍｕｌａｔｏｒ和工業(yè)計算機(jī)等設(shè)計了一套車輛硬件在環(huán)測試系統(tǒng)，并且用它對設(shè)計好的車輛偏航穩(wěn)定性控制器的控制效果進(jìn)行了評估；文獻(xiàn)［３］設(shè)計了一套汽車穩(wěn)定性控制硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)，該系統(tǒng)將外部制動器、壓力傳感器與計算機(jī)內(nèi)部控制模塊、車輛模型組成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，對車輛在制動和轉(zhuǎn)彎時的穩(wěn)定性進(jìn)行分析。本文設(shè)計了一套汽車動力學(xué)ＨｉＬ仿真系統(tǒng)，目的是通過進(jìn)行各種車輛動力學(xué)仿真實驗，獲得車輛運(yùn)行過程中各動力學(xué)參數(shù)的仿真數(shù)據(jù)，為汽車的進(jìn)一步研發(fā)提供參考依據(jù)。常用的硬件在環(huán)仿真工具有ｘＰＣＴａｒｇｅｔ和ｄＳＰＡＣＥ，而ｘＰＣＴａｒｇｅｔ具有價格低廉、仿真精度高的優(yōu)點，所以本系統(tǒng)選用ｘＰＣＴａｒｇｅｔ作為在線仿真工具。ｘＰＣＴａｒｇｅｔ是ＭａｔｈＷｏｒｋｓ公司開發(fā)的一款高性能的主機(jī)－目標(biāo)機(jī)快速原型應(yīng)用軟件，支持多種類型的Ｉ／Ｏ設(shè)備板，被廣泛應(yīng)用在各種硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)的設(shè)計中。本系統(tǒng)各動力學(xué)模型的配置則由ｖｅＤＹＮＡ軟件完成，ｖｅＤＹＮＡ是Ｔｅｓｉｓ公司基于Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ開發(fā)的一款車輛動力學(xué)仿真軟件，可以方便地進(jìn)行各種離線仿真或硬件在環(huán)仿真，非常有利于系統(tǒng)的快速形成。

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