[發明專利]磁流變半主動懸架控制原型開發的硬件在環試驗臺

無效

• 申請號: 201310727864.9
• 申請日: 2013-12-25
• 公開（公告）號: CN103853149A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 李靜;禚帥帥;王子涵;曹振;周瑜
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 王怡敏

技術領域

本發明涉及汽車領域，特別涉及一種磁流變半主動懸架控制原型開發的硬件在環試驗臺。

背景技術

隨著汽車工程技術的進步，決定乘坐舒適性和行駛安全性的汽車懸架技術得到了廣泛的重視和深入研究，尤其以改變減振器阻尼或懸架剛度的半主動懸架發展最快，而磁流變減振器可調范圍廣、結構緊湊、響應速度快、功耗低在半主動懸架上得到廣泛應用。由于傳感器采集的信號零漂和噪聲的存在，同時動態響應時間是磁流變減振器的一個重要指標，因此信號處理和磁流變減振器電流驅動器是基于磁流變減振器半主動懸架控制系統的難點。

傳統汽車電控單元（ECU）開發過程需要較長的開發周期以及大量的實車試驗。而硬件在環（Hardware-Inthe-Loop，HIL）仿真技術通過數學模型代替實車，并通過模型產生相應的傳感器信號發送給ECU控制模型，通過對ECU控制模型發出的控制信號進行測試，來代替對ECU實物的測試。這樣不僅可以大大縮短ECU控制算法的開發周期和減小開發成本，還可進行失效測試和故障模擬。

dSPACE實時仿真系統是由德國dSPACE公司開發的一套基于MATLAB/Simulink的控制系統在實時環境下的開發及測試工作平臺，實現了和MATLAB/Simulink的無縫連接。dSPACE實時系統由兩大部分組成，一是硬件系統，二是軟件環境。其中硬件系統的主要特點是具有高速計算能力，包括處理器和I/O接口等；軟件環境可以方便地實現代碼生成/下載和試驗調試等工作。

發明內容

本發明的目的在于提供一種磁流變半主動懸架控制原型開發的硬件在環試驗臺，克服了傳統汽車電控單元（ECU）開發周期長、實車試驗費用高等缺點，并采用硬件設備克服軟件仿真過程中時間滯后的問題。

本發明的上述目的通過以下技術方案實現：

磁流變半主動懸架控制原型開發的硬件在環試驗臺，包括上位機1、實時仿真平臺dSPACE2、信號處理電路3和電流驅動器4，所述上位機1與實時仿真平臺dSPACE2通過網線連接，所述實時仿真平臺dSPACE2通過信號屏蔽線分別與信號處理電路3和電流驅動器4連接；所述實時仿真平臺dSPACE2軟件系統由磁流變減振器模型21、Carsim整車模型22和減振器控制模型23構成。

所述的實時仿真平臺dSPACE2中的Carsim整車模型22實時發出車輛運動信號，車輛運動信號經處理后輸入到減振器控制模型23，減振器控制模型23根據輸入信號產生相應的控制信號，控制信號經電流驅動器4和磁流變減振器模型21計算后得到相應的阻尼力并將其反饋給Carsim整車模型22。通過上位機1實時的監測Carsim整車模型22的運動狀態，并實時的對減振器控制模型23進行修改。

本發明的dSPACE實時仿真平臺的模擬輸出端口DAC實時發出整車模型中帶有干擾的信號，該信號經過信號處理電路3處理后經dSPACE的模擬采集端口ADC輸入至減振器控制模型23，減振器控制模型23根據輸入的信號及內置的控制算法計算出相應的控制信號，經計算得到的控制信號再通過dSPACE其他的模擬輸出端口DAC輸入至電流驅動器4，產生控制磁流變減振器模型21的電流信號，利用電流傳感器采集電流驅動器4發出的電流信號，并將其輸入至dSPACE其他的模擬采集端口ADC，dSPACE將采集到的電流信號傳遞給磁流變減振器模型21，磁流變減振器模型21根據輸入的電流信號計算出相應的阻尼力并將其輸入至Carsim整車模型22，使Carsim整車模型22的運動狀態發生變化，并通過dSPACE模擬輸出端口DAC發出新的運動信號，形成控制回路。通過上位機1與dSPACE之間實時監控的功能，實現對減振器控制模型的評價與修改。dSPACE模擬輸出端口的負端/DAC全部接地，模擬輸入端口的負端/DAC全部接地，保證dSPACE輸出和采集的信號準確。

本發明的有益效果在于：采用dSPACE實時仿真平臺，實現對控制效果的實時監控和對減振器控制模型的實時修改，大大減小了磁流變減振器控制系統的開發周期；采用硬件信號處理電路，解決了軟件處理電路時滯性問題，使對減振器控制模型的評估更加準確；采用硬件電流驅動器，更加接近的模擬了實車環境，使對減振器控制模型的評估更加準確。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。

圖1為本發明的工作原理框圖；

圖2為本發明中上位機內模型流程圖；