ESP是轿车自动安全范畴技能的制高点，该项技能被国外大公司所独占，国内尚处于研制阶段。在ESP研制进程中，需求很多实车实验。该实验有两大困难：一是实验具有适当的风险性，二是实验对场所要求很严苛。所以，开发硬件在环仿真渠道就成为一种火急需求。 该仿真渠道对加快ESP操控器的算法开发有严重效果。本文选用了NI公司的PXI作为下位机来建立体系。
项目布景
本计划经过深化调研，首要考虑功用、价格、易完结性等方面之后，终究挑选了NI的PXI和cRIO计划来进行体系建立。首要调研了XPC方法、PXI体系、DSPace体系。XPC方法费用较低，可是运用不行便利，dSpace体系价格远远高于PXI体系，但是两者功用不同不是很大。
体系构架
ESP硬件在环仿真渠道从硬件上看由上位机、下位机、操控器、执行器、传感器等五部分组成。
上位机用于监控仿真进程，剖析和保存仿真成果。下位机运转车辆模型，现在选用的是15自由度整车模型，能很好地模仿整车在制动、驱动、高速转向以及联合工况下的呼应。操控器运转操控算法，对车辆运动进行相关操控。执行器为液压操控单元、制动管路以及制动器。传感器为压力传感器，获取各个轮缸以及主缸的压力值，并将压力信号传给操控器和下位机，然后构成一个闭环体系。仿真渠道结构如图1所示。
图1 仿真渠道结构图
仿真渠道结构图
图1中，上位机、下位机和操控器三者经过网线衔接，上位机对仿真进程的监控经过同享变量来完结。
体系硬件规划
用PXI运转整车模型，模仿车辆的运动呼应，提供给操控器相关的信号。实车实验时，操控器所获取的信号有制动信号、主缸压力信号、四个轮速信号、方向盘转角信号以及横向加快度信号和横摆角速度信号。别的，操控器还需求经过CAN和发动机操控体系进行通讯，然后操控发动机的输出扭矩。PXI要能完结上述功用，而且需求收集压力传感器信号，然后核算车辆运动状况。
PXI经过M系列数据收集卡PXI-6229的模仿量输入功用来收集主缸和各个轮缸的压力信号，用PXI-6229的数字量输入功用收集制动信号。选用PXI-6722的模仿量输出功用输出电压来表明方向盘转角、横向加快度、横摆角速度。一起PXI-6722输出4个模仿电压，经过压频转化模块将电压转化成对应的频率信号来模仿四个轮速信号。别的，实车上的CAN通讯经过PXI-8461和NI9853来完结。
操控器方面，用cRIO做快速原型时，经过NI-9205来收集模仿电压，得到各个传感器的值。经过NI-9403的输入功用来获取制动信号和轮速信号，经过NI-9403的数字量输出功用来操控电机和电磁阀的动作。
在执行器方面，液压操控单元选用Bosch(博世)的ESP 8.0的液压操控单元。制动体系选用金杯客车的制动管路和制动器。仿真渠道建立在金杯客车上，咱们对金杯客车的制动管路进行了改造，安装了压力传感器和HCU(整车操控器)。
体系软件规划
软件上，经过同享变量来操控仿真实验的开端和完毕，用全局变量记载下位机中的数据，然后经过网络上传到上位机。这三部分程序都选用状况机方法，便利软件进行晋级和保护。总的软件结构如图2所示。
图2 体系软件框图
上位机监控软件
上位机监控软件首要分为两个部分：仿真进程监控和检查仿真数据。仿真进程监控包含参数调用、仿真操控、参数实时监控、仿真进程中驾驶员输入等功用，而且能够对仿真形式、换档战略、仿真时刻等进行装备，便利灵敏地完结各种状况的仿真。
检查仿真数据部分，能够调查比照仿真数据，仿真进程中车辆运动回放、数据保存和调用状况。仿真进程操控界面如图3所示。
图3 仿真界面
其间，图3(b)中能够调查仿真进程中70个参数的改变曲线。能够保存和调用仿真数据，能够经过点击右下方的“仿真回放”按键，图画化显现车辆运转轨道。 图3(c)中，能够将记载下的转向角信息在仿真进程中依照实践的时刻距离输入给体系，仿真能够得到车辆的呼应状况。
下位机仿真软件
下位机运转整车模型，选用了15自由度整车模型。这15个自由度分别为：车辆纵向、横向、垂向的平动和滚动这6个自由度，四个车轮的滚动和垂向平动8个自由度，转向体系的1个自由度。
在仿真进程中，下位机以1ms为周期经过数据收集卡收集主缸和4个轮缸的压力信号，然后核算车辆受力，得到车辆运动状况。并将状况参数经过数据收集卡输出给操控器。一起下位机将车辆运动状况参数以10ms为周期将数据保存在下位机内存中，仿真完毕后上传到上位机。而且下位机以10ms为周期不断检测上位机所宣布的操控信号，比方转向信号、换档信号、油门信号等。这种并行结构的完结，使得杂乱的功用得以便利地完结。
操控器软件
操控器上运转的为ESP操控算法。操控器经过接纳各种传感器的信号，判别车辆状况是否为风险工况，假如检测到风险，就会输出操控指令给执行器，经过电机和电磁阀的动作来对制动体系进行自动干涉，一起经过CAN通讯发指令给发动机办理体系，操控车辆驱动，然后化解危机。考虑实验台的兼容性，操控器部分能够选用NI cRIO作为操控器，并选用第一代ESP操控器(主控芯片为C167)，也能够选用第二代ESP操控器(主控芯片为XC164)。
仿真成果
将仿真成果与实车实验成果相比照，两者符合程度很好，阐明该硬件在环仿真渠道能有效地对车辆运动状况进行仿真。该仿真渠道的建立能够加快ESP操控算法的开发。
图4为在某种参数下测验ABS功用的一组轮速数据，和实车实验成果很相似，阐明仿真渠道精度很高。
图4 某种参数下测验AVS功用的一组轮速数据
定论
本文根据PXI和cRIO建立了ESP硬件在环仿真渠道。渠道能够将操控器放在仿真回路中，便利对操控器中的算法进行测验。仿真实验台的建立提高了ESP操控算法的开发速度。
