《磁流变半主动悬架控制原型开发的硬件在环试验台的制作方法》由会员分享，可在线阅读，更多相关《磁流变半主动悬架控制原型开发的硬件在环试验台的制作方法（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、磁流变半主动悬架控制原型开发的硬件在环试验台的制作方法磁流变半主动悬架控制原型开发的硬件在环试验台的制作方法本发明涉及一种磁流变半主动悬架控制原型开发的硬件在环试验台，属于汽车领域。包括dSPACE实时仿真工具、信号处理电路和电流驱动器，采用在dSPACE中下载Carsim整车模型、减振器控制模型和磁流变减振器模型组成硬件在环试验台的软件平台。利用上位机与dSPACE实时通信的功能，实现对控制原型控制效果的实时监测与控制算法的实时修改。优点在于：采用dSPACE实时仿真平台，实现对控制效果的实时监控和对减振器控制模型的实时修改，大大减小了磁流变减振器控制系统的开发周期；采用硬件信号处理电路，解
2、决了软件处理电路时滞性问题，使对减振器控制模型的评估更加准确；采用硬件电流驱动器，更加接近的模拟了实车环境，使对减振器控制模型的评估更加准确。【专利说明】磁流变半主动悬架控制原型开发的硬件在环试验台【技术领域】0001本发明涉及汽车领域，特别涉及一种磁流变半主动悬架控制原型开发的硬件在环试验台。【背景技术】0002随着汽车工程技术的进步，决定乘坐舒适性和行驶安全性的汽车悬架技术得到了广泛的重视和深入研究，尤其以改变减振器阻尼或悬架刚度的半主动悬架发展最快，而磁流变减振器可调范围广、结构紧凑、响应速度快、功耗低在半主动悬架上得到广泛应用。由于传感器采集的信号零漂和噪声的存在，同时动态响应时间是磁
3、流变减振器的一个重要指标，因此信号处理和磁流变减振器电流驱动器是基于磁流变减振器半主动悬架控制系统的难点。0003传统汽车电控单元(ECU)开发过程需要较长的开发周期以及大量的实车试验。而硬件在环(Hardware-1nthe-Loop, HIL)仿真技术通过数学模型代替实车,并通过模型产生相应的传感器信号发送给ECU控制模型，通过对ECU控制模型发出的控制信号进行测试，来代替对ECU实物的测试。这样不仅可以大大缩短ECU控制算法的开发周期和减小开发成本，还可进行失效测试和故障模拟。0004dSPACE实时仿真系统是由德国dSPACE公司开发的一套基于MATLAB/Simulink的控制系统在
4、实时环境下的开发及测试工作平台，实现了和MATLAB/Simulink的无缝连接。dSPACE实时系统由两大部分组成，一是硬件系统，二是软件环境。其中硬件系统的主要特点是具有高速计算能力，包括处理器和I/O接口等；软件环境可以方便地实现代码生成/下载和试验调试等工作。【发明内容】0005本发明的目的在于提供一种磁流变半主动悬架控制原型开发的硬件在环试验台，克服了传统汽车电控单元(ECU)开发周期长、实车试验费用高等缺点，并采用硬件设备克服软件仿真过程中时间滞后的问题。0006本发明的上述目的通过以下技术方案实现:0007磁流变半主动悬架控制原型开发的硬件在环试验台，包括上位机1、实时仿真平台d
5、SPACE2、信号处理电路3和电流驱动器4，所述上位机I与实时仿真平台dSPACE2通过网线连接，所述实时仿真平台dSPACE2通过信号屏蔽线分别与信号处理电路3和电流驱动器4连接；所述实时仿真平台dSPACE2软件系统由磁流变减振器模型21、Carsim整车模型22和减振器控制模型23构成。0008所述的实时仿真平台dSPACE2中的Carsim整车模型22实时发出车辆运动信号，车辆运动信号经处理后输入到减振器控制模型23，减振器控制模型23根据输入信号产生相应的控制信号，控制信号经电流驱动器4和磁流变减振器模型21计算后得到相应的阻尼力并将其反馈给Carsim整车模型22。通过上位机I实时
6、的监测Carsim整车模型22的运动状态，并实时的对减振器控制模型23进行修改。0009本发明的dSPACE实时仿真平台的模拟输出端口 DAC实时发出整车模型中带有干扰的信号，该信号经过信号处理电路3处理后经dSPACE的模拟采集端口 ADC输入至减振器控制模型23，减振器控制模型23根据输入的信号及内置的控制算法计算出相应的控制信号，经计算得到的控制信号再通过dSPACE其他的模拟输出端口 DAC输入至电流驱动器4，产生控制磁流变减振器模型21的电流信号，利用电流传感器采集电流驱动器4发出的电流信号，并将其输入至dSPACE其他的模拟采集端口 ADC，dSPACE将采集到的电流信号传递给磁流
7、变减振器模型21，磁流变减振器模型21根据输入的电流信号计算出相应的阻尼力并将其输入至Carsim整车模型22，使Carsim整车模型22的运动状态发生变化，并通过dSPACE模拟输出端口 DAC发出新的运动信号，形成控制回路。通过上位机I与dSPACE之间实时监控的功能，实现对减振器控制模型的评价与修改。dSPACE模拟输出端口的负端/DAC全部接地，模拟输入端口的负端/DAC全部接地，保证dSPACE输出和采集的信号准确。0010本发明的有益效果在于:采用dSPACE实时仿真平台，实现对控制效果的实时监控和对减振器控制模型的实时修改，大大减小了磁流变减振器控制系统的开发周期；采用硬件信号处
8、理电路，解决了软件处理电路时滞性问题，使对减振器控制模型的评估更加准确；采用硬件电流驱动器，更加接近的模拟了实车环境，使对减振器控制模型的评估更加准确。【专利附图】【附图说明】0011此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。0012图1为本发明的工作原理框图；0013图2为本发明中上位机内模型流程图；0014图3为本发明中信号处理电路工作原理框图；0015图4为本发明中信号处理电路图；0016图5为本发明中控制器软件流程图；0017图6为本发明中电流驱动器工作原理框图；0018图7为本发明中电流驱动
9、器电路图。【具体实施方式】0019下面结合附图进一步说明本发明的详细内容及其【具体实施方式】。0020参见图1所示，本发明的磁流变半主动悬架控制原型开发的硬件在环试验台，包括上位机1、实时仿真平台dSPACE2、信号处理电路3和电流驱动器4，所述上位机I与实时仿真平台dSPACE2通过网线连接，所述实时仿真平台dSPACE2通过信号屏蔽线分别与信号处理电路3和电流驱动器4连接；所述实时仿真平台dSPACE2软件系统由磁流变减振器模型21、Carsim整车模型22和减振器控制模型23构成。0021所述的实时仿真平台dSPACE2中的Carsim整车模型22实时发出车辆运动信号，车辆运动信号经处理
10、后输入到减振器控制模型23，减振器控制模型23根据输入信号产生相应的控制信号，控制信号经电流驱动器4和磁流变减振器模型21计算后得到相应的阻尼力并将其反馈给Carsim整车模型22。通过上位机I实时的监测Carsim整车模型22的运动状态，并实时的对减振器控制模型23进行修改。0022本发明的dSPACE实时仿真平台的模拟输出端口 DAC实时发出整车模型中带有干扰的信号，该信号经过信号处理电路3处理后经dSPACE的模拟采集端口 ADC输入至减振器控制模型23，减振器控制模型23根据输入的信号及内置的控制算法计算出相应的控制信号，经计算得到的控制信号再通过dSPACE其他的模拟输出端口 DAC
11、输入至电流驱动器4，产生控制磁流变减振器模型21的电流信号，利用电流传感器采集电流驱动器4发出的电流信号，并将其输入至dSPACE其他的模拟采集端口 ADC，dSPACE将采集到的电流信号传递给磁流变减振器模型21，磁流变减振器模型21根据输入的电流信号计算出相应的阻尼力并将其输入至Carsim整车模型22，使Carsim整车模型22的运动状态发生变化，并通过dSPACE模拟输出端口 DAC发出新的运动信号，形成控制回路。通过上位机I与dSPACE之间实时监控的功能，实现对减振器控制模型的评价与修改。dSPACE模拟输出端口的负端/DAC全部接地，模拟输入端口的负端/DAC全部接地，保证dSP
12、ACE输出和采集的信号准确。0023本发明的上位机可以通过ControlDesk界面控制下载至dSPACE中的代码及响应参数调试，dSPACE机柜中的DS1006板卡用于存储车辆动力学模型和磁流变半主动悬架控制模型，两模型间有虚拟软件信号交流。磁流变半主动悬架控制原型发挥作用时即根据信号处理电路反馈回的速度信号，通过控制算法，向电流驱动器发出控制信号。控制信号经电流驱动器的驱动后，将电流传感器采集的电流信号返回dSPACE板卡中的减振器模型。减振器模型根据驱动电流的大小计算相应的阻尼力，并输入给dSPACE板卡中车辆动力学模型，实现闭环。0024本发明包括硬件部分和软件部分，硬件部分主要包括:
13、上位机、dSPACE机柜、信号处理电路和电流驱动器，软件部分包括:半主动悬架ECU控制算法和上位机中整车模型、磁流变减振器模型。0025如图1所示，为本发明中磁流变半主动悬架控制系统的硬件在环试验台工作原理框图。通过将上位机中的整车动力学模型和磁流变减振器控制模型编译、下载到dSPACE实时仿真平台，dSPACE实时仿真平台的输出端口实时发出整车模型中带有干扰的加速度信号，该信号经过信号处理电路滤波和积分后输入至dSPACE中的磁流变半主动悬架控制模型，磁流变半主动悬架控制模型接收由信号处理电路处理后得到的速度信号进行控制算法计算，计算得到的电压控制信号，再通过dSPACE机柜的输出端口输入至
14、电流驱动器，产生控制磁流变减振器的电流信号，电流驱动器输出电流信号至dSPACE信号采集端口，dSPACE将采集到的电流信号传递给上位机中的磁流变减振器模型，磁流变减振器模型输出阻尼力信号至整车模型，整车状态发生变化，并发送新的加速度信号给控制器，从而形成控制回路。0026本发明中上位机选择普通桌面计算机,装有Carsim整车模型和Matlab/Simulink模块，使用Simulink,搭建磁流变减振器控制模型、磁流变减振器模型、Carsim整车模型与磁流变减振器控制模型的接口模型以及Carsim整车模型与磁流变减振器模型的接口模型。0027如图2所示，为本发明中上位机内模型流程图。本发明中
15、dSPACE处理板卡选择的是DS1006板卡，用于运行整车模型、磁流变减振器控制模型及磁流变减振器模型。选用IO板卡为DS2211，包含16路数字输入输出、6路单独PWM输入与6路PWM输出、12路模拟输入和11路模拟输出以及2路CAN输入输出。本发明通过采用DS2211板卡的模拟输出端口 DACl发出左前轮垂直加速度信号；DAC2端口发出右前轮垂直加速度信号；DAC3端口发出左后轮垂直加速度信号；DAC4端口发出右后轮垂直加速度信号；DAC5端口发出左前侧车身垂直加速度信号；DAC6端口发出右前侧车身垂直加速度信号；DAC7端口发出左后侧车身垂直加速度信号。四个车轮垂直加速度信号与三个车身垂
16、直加速度信号经信号处理电路处理后，转换成四个车轮垂直速度信号和三个车身垂直速度信号，由DS2211板卡的模拟输入端口 ADCl?ADC7采集回dSPACE的减振器控制模型，减振器控制模型根据采集的四个车轮垂直速度信号和三个车身垂直速度信号进行四个减振器控制信号的计算，由DS2211板卡的模拟输出端口 DAC8发出左前轮减振器控制信号；DAC9端口发出右前轮减振器控制信号；DAClO端口发出左后轮减振器控制信号；DAC11端口发出右后轮减振器控制信号。四个减振器控制信号经相应的电流驱动器驱动后产生四个减振器的电流驱动信号，利用电流传感器分别采集四个减振器的电流驱动信号，由DS2211板卡的模拟输入端口 ADC8?ADCll输入dSPACE中的减振器模型。减振器模型根据采集四个减振器电流驱动信号计算相应减振器的阻尼力，并将阻尼力输入到整车模型
