[發(fā)明專利]用于汽車穩(wěn)定控制在環(huán)仿真的車身姿態(tài)模擬方法及其系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310221638.3
• 申請(qǐng)日: 2013-06-05
• 公開（公告）號(hào): CN103336439A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙洵;李亮;宋健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B17/02
• 分類號(hào): G05B17/02
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于汽車穩(wěn)定控制在環(huán)仿真的車身姿態(tài)模擬方法及其系統(tǒng)，屬于車輛動(dòng)力學(xué)控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

為了加快汽車電子汽車穩(wěn)定控制系統(tǒng)（ESC）的開發(fā)和標(biāo)定的速度以及減少其中的成本，采用了硬件在環(huán)仿真試驗(yàn)。即通過汽車數(shù)學(xué)模型在計(jì)算機(jī)內(nèi)建立實(shí)時(shí)閉環(huán)仿真回路，并將汽車的制動(dòng)系、液壓控制單元（HCU）、電子汽車穩(wěn)定控制系統(tǒng)（ESC）控制器等電子汽車穩(wěn)定控制系統(tǒng)（ESC）相關(guān)零部件以實(shí)物的形式加入仿真回路參與實(shí)時(shí)仿真，從而避免了數(shù)學(xué)模型與實(shí)際系統(tǒng)的誤差。加入實(shí)物越多，試驗(yàn)越接近實(shí)車環(huán)境，仿真數(shù)據(jù)越準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出用于汽車穩(wěn)定控制在環(huán)仿真的車身姿態(tài)模擬方法及其系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電子汽車穩(wěn)定控制系統(tǒng)（ESC）硬件在環(huán)仿真中，汽車橫擺角速度-橫向加速度組合傳感器（以下簡(jiǎn)稱“組合傳感器”）的硬件在環(huán)，提高電子汽車穩(wěn)定控制系統(tǒng)（ESC）的研發(fā)匹配速度和經(jīng)濟(jì)性。

本發(fā)明提出的用于汽車穩(wěn)定控制硬件在環(huán)仿真的車身姿態(tài)模擬方法，包括以下步驟：

（1）定義一個(gè)直角三維坐標(biāo)系，在汽車的質(zhì)心位置設(shè)置一個(gè)組合傳感器1，組合傳感器的底面與地面平行，組合傳感器上標(biāo)示有與x軸重合的方向指示，組合傳感器的空間姿態(tài)代表車身姿態(tài)，當(dāng)汽車在水平路面直線行駛時(shí)，定義汽車的前進(jìn)方向?yàn)閤軸，汽車左側(cè)方向?yàn)閥軸，垂直汽車方向?yàn)閦軸；

（2）向汽車穩(wěn)定控制硬件在環(huán)仿真試驗(yàn)臺(tái)輸入仿真所需的參數(shù)，實(shí)時(shí)計(jì)算出車身姿態(tài)的參數(shù)，包括車輛橫擺角速度計(jì)算值γ、車輛橫擺角速度計(jì)算方向、車輛橫向加速度計(jì)算值a_y和車輛橫向加速度計(jì)算方向；

（3）通過控制器局域網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)讀取上述車輛橫擺角速度的計(jì)算值γ及車輛橫擺角速度的計(jì)算方向，驅(qū)動(dòng)上述汽車質(zhì)心位置的組合傳感器，以與車輛橫擺角速度計(jì)算方向相同的方向，且與車輛橫擺角速度計(jì)算值γ相同的角速度繞z軸旋轉(zhuǎn)；

（4）通過控制器局域網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)讀取車輛橫向加速度的計(jì)算值a_y及車輛橫向加速度的計(jì)算方向，并驅(qū)動(dòng)組合傳感器以與車輛橫向加速度計(jì)算方向相同的方向，繞x軸轉(zhuǎn)動(dòng)θ角，使重力在組合傳感器的側(cè)向產(chǎn)生分力，該分力模擬側(cè)向加速度a_y，其中θ角通過反解以下式子得到：

a_y＝gsinθ

上式中，a_y為橫向加速度計(jì)算值，g為重力加速度；

（5）在步驟（3）和步驟（4）的作用下，組合傳感器實(shí)時(shí)發(fā)出橫擺角速度和橫向加速度的測(cè)量值γ₁和a_y1，并將該測(cè)量值γ₁和a_y1通過控制器局域網(wǎng)絡(luò)反饋輸入到汽車穩(wěn)定控制系統(tǒng)硬件在環(huán)仿真試驗(yàn)臺(tái)。本發(fā)明提出的用于汽車穩(wěn)定控制硬件在環(huán)仿真的車身姿態(tài)模擬系統(tǒng)，由機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成；

所述的機(jī)械系統(tǒng)包括組合傳感器、連接平臺(tái)、x軸電機(jī)、支架、z軸電機(jī)和底座；所述的組合傳感器固定在連接平臺(tái)的一端，連接平臺(tái)的另一端與所述的x軸電機(jī)輸出軸相連，x軸電機(jī)固定在所述的支架的頂部，所述的支架的底部與z軸電機(jī)的輸出軸相連，z軸電機(jī)固定在所述的底座上；

所述的控制系統(tǒng)包括：

電機(jī)控制器，用于在一個(gè)控制周期內(nèi)，讀取控制器局域網(wǎng)絡(luò)（CAN）總線中汽車的橫擺角速度和橫向加速度信號(hào)，并計(jì)算出x軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器所需脈沖數(shù)量，配置脈沖信號(hào)發(fā)送給x軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，計(jì)算出z軸驅(qū)動(dòng)器所需脈沖頻率，配置另一路脈沖信號(hào)發(fā)送給z軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；同時(shí)根據(jù)汽車的橫擺角速度方向配置一路電平輸出至z軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，用于控制z軸電機(jī)轉(zhuǎn)向；根據(jù)橫向加速度增減趨勢(shì)配置另一路電平輸出至x軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，用于控制x軸電機(jī)轉(zhuǎn)向；

z軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，用于接收電機(jī)控制器信號(hào)，對(duì)z軸電機(jī)進(jìn)行位置控制；

x軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，用于接收電機(jī)控制器信號(hào)，對(duì)x軸電機(jī)進(jìn)行位置控制；

開關(guān)電源，將220V市電轉(zhuǎn)換為36V穩(wěn)壓直流電，用于為車身姿態(tài)模擬系統(tǒng)供電。

本發(fā)明提出用于汽車穩(wěn)定控制在環(huán)仿真的車身姿態(tài)模擬方法及其系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)是：