CN103092082A - 一种驾驶员在环车辆性能优化仿真试验系统 - Google Patents

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本发明涉及一种驾驶员在环车辆性能优化仿真试验系统，属于车辆电子控制技术领域。该仿真试验系统包括驾驶员操作平台、目标机控制器、目标控制生成单元和目标车辆模型单元，目标机控制器分别与目标控制生成单元和目标车辆模型单元通信连接，目标控制生成单元包括自动代码生成编译模块和Matlab/Simulink模块，Matlab/Simulink模块用于建立整车控制策略，自动代码生成编译模块用于将控制策略生成为目标机控制器的控制代码。本发明利用目标机控制器自动代码生成工具包，将Matlab/simulink建立的控制算法通过自动生成代码一键式载入目标机运行，并可通过在线调参界面对控制算法进行在线验证和调整，或对车辆参数进行调整，具有投入小、构建方便、成本低廉、高效、易于维护、实时性好的优点。

Description

一种驾驶员在环车辆性能优化仿真试验系统
技术领域
本发明涉及一种驾驶员在环车辆性能优化仿真试验系统，属于车辆电子控制技术领域。
背景技术
随着现代车辆开发流程“V-cycle”模式的引进，如何在尚未开发实车控制器的前提下实现控制策略的在线优化验证——驾驶员在环的快速控制原型，已经成为车辆开发过程中必不可少的组成部分。经过对现有技术的文献检索发现，ZL102354121 A公开了一种用于快速原型开发的开发方法及其开发平台，其平台主要是基于Dspace设计的，优点是Dspace具有高速解算能力，可以方便地运行复杂模型，缺点是硬件设备需要专门购买，成本过高；文献一种基于xPC Target的快速控制原型平台使用双PC机构建了半实物仿真平台也可以实现快速原型功能，但是目标机是PC机，如需加入驾驶员在环环节，将不得不添置是昂贵的采集卡，导致成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种驾驶员在环车辆性能优化仿真试验系统，以解决目前驾驶员在环车辆性能优化仿真试验系统由于采用的基于Dspace的开发平台或者是目标机是PC机而需要额外的采集设备所导致的成本过高问题。
本发明为解决上述技术问题而提供一种驾驶员在环车辆性能优化仿真试验系统，该仿真试验系统包括驾驶员操作平台、目标机控制器、目标控制生成单元和目标车辆模型单元，驾驶员操作平台的输出端与目标机控制器相连，目标机控制器分别与目标控制生成单元和目标车辆模型单元通信连接，目标控制生成单元包括自动代码生成编译模块和Matlab/Simulink模块，Matlab/Simulink模块用于建立整车控制策略，自动代码生成编译模块用于将控制策略生成为目标机控制器的控制代码。
所述的驾驶员操作平台包括电子油门踏板和电子制动踏板，电子油门踏板和电子制动踏板的输出端都与目标机控制器相连。
所述的目标控制生成单元还包括在线调参模块，该在线调参模块与目标机控制器通信连接，用于检测目标机控制器数据以及对生成的控制代码中的控制参数进行修改以达到优化的目的。
所述的目标机控制器设置有A/D转换模块和通信接口，目标机控制器通过其A/D转换模块与驾驶员操作平台相连，目标机控制器通过其通信接口与目标控制生成单元和目标车辆模型单元通信连接。
所述的目标车辆模型单元包括Matlab数据采集模块、整车模型和路谱图模块整车模型与Matlab数据采集模块相连，数据采集模块与目标机控制器通信连接。
所述的目标机控制器采用的是飞思卡尔mc9s12dg256控制器。
所述的整车模型采用的是由AVL Cruise软件建立的混合动力汽车整车模型。
本发明的有益效果是: 本发明通过采用微控制器作为目标机控制器，通过编写目标机控制器自动代码生成编译工具包实现代码一键式下载，免去了代码编写的繁琐工作量，并能快速验证控制模型的正确性，通过借助Matlab数据采集模块和AVL Cruise/interface实时通信接口模块，进行数据的通信，省去了实时操作系统的引入，降低了设备成本，只使用两台PC机和微控制器，与价格昂贵的Dspace设备相比降低了开发成本。
附图说明
图1是本发明的驾驶员在环车辆性能优化仿真试验系统的结构示意图；
图2是本发明实施例中驾驶员在环车辆性能优化仿真试验系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
如图1所示，本发明的驾驶员在环车辆性能优化仿真试验系统包括驾驶员操作平台、目标机控制器、目标控制生成单元和目标车辆模型单元，驾驶员操作平台包括电子油门踏板和电子制动踏板，目标机控制器上设置有信号采集模块和通信接口，目标控制生成单元包括自动代码生成编译模块和在线调参模块，目标车辆模型单元包括Matlab数据采集模块、车辆数学模型以及由车辆数学模型得到的路谱图，车辆数学模型和Matlab数据采集模块通信连接，电子油门踏板和电子制动踏板的输出端通过与目标机控制器的信号采集模块相连，自动代码生成编译模块与目标机控制器连接，用于将编译好控制代码下载到目标机控制器上以实现控制算法在目标机控制器内部实时运行，在线调参模块与目标机控制器通信连接，用于实现对控制代码的在线观测和调整，目标车辆模型单元中的Matlab数据采集模块通过目标机控制器上的通信接口与目标机控制器通信连接。
其实验原理如下：驾驶员通过实时观测路谱图操作驾驶员操作平台操作装置电子油门踏板和电子制动踏板把意图转变为电信号输入目标机控制器，目标控制生成单元中建立整车控制策略，并将建立的整车控制策略通过一键式编译下载到目标机控制器中，实现整车控制策略在目标机控制器内部实时运行从而实现对整车运行状态进行实时控制，同时通过在线调参模块对控制代码进行在线观测和调整。完成一轮实验，当有数据不令人满意时，修改相关参数，重复进行以上操作，直至取得满意结果。当控制得到优化后，可以按照上述步骤重复修改即可实现车辆各部件的优化。
实施例
如图2所示，本实施例中的驾驶员在环的混合动力汽车性能优化仿真实验系统包括驾驶员操作平台、目标机控制器、目标控制生成单元和目标车辆模型单元，驾驶员操作平台包括电子油门踏板和电子制动踏板，目标控制生成单元包括自动代码生成编译模块和在线调参模块，目标车辆模型单元包括Matlab数据采集模块、车辆数学模型以及由车辆数学模型得到的路谱图，目标机控制器采用飞思卡尔mc9s12dg256控制器，目标控制生成单元中的自动代码生成编译模块采用Matlab/simulink、飞思卡尔mc9s12dg256自动化代码生成工具包和CodeWarrior IDE软件，在线调参模块采用Freemaster软件，目标车辆模型单元中的车辆数学模型采用AVL Cruise混合动力汽车整车模型，Matlab数据采集模块为Matlab串口模块，AVL Cruise混合动力汽车整车模型通过其内部的interface接口与Simulink串口模块相连，Simulink串口模块通过串口通信双绞线缆与飞思卡尔mc9s12dg256控制器的通信接口相连，实现目标机控制器与车辆模型的双向实时通信，目标车辆模型单元中的路谱图包括目标车辆的设定路谱图和目标车辆实际操作运行路谱图，目标控制生成单元中的飞思卡尔mc9s12dg256自动化代码生成工具包分别与Matlab/simulink和CodeWarrior IDE软件相连接，CodeWarrior IDE软件通过BDM与mc9s12dg256控制器相连接，在线调参模块Freemaster软件通过BDM软件与mc9s12dg256控制器相连，电子油门踏板和电子制动踏板与mc9s12dg256控制器的A/D转换模块相连。
其实验原理如下：目标车辆模型单元通过AVL Cruise软件建立混合动力汽车整车模型，并将该整车模型通过inuerface接口连接到Matlab软件的串口模块上，并通过该串口模块连接到mc9s12dg256控制器上，实现控制器与车辆模型的双向实时通信，通过目标控制生成单元中的Matlab/simulink 建立整车控制策略，该控制策略通过mc9s12dg256自动化代码生成工具包和CodeWarrior IDE软件的编译后通过BDM下载到mc9s12dg256控制器中，实现控制策略在实际控制器内部的实时运行，驾驶员通过驾驶员操作平台的电子油门踏板和电子制动踏板，进行真实驾驶员在环实时操作，实现系统的实时反馈，电子油门踏板和电子制动踏板的信号通过mc9s12dg256控制器的A/D转换模块输入mc9s12dg256控制器，驾驶员根据当前的路谱图的请求，操作电子油门踏板和电子制动踏板，从而操作mc9s12dg256控制器内部的控制算法对整车运行状态进行实时控制，同时BDM又连接mc9s12dg256控制器16和PC机1中的Freemaster软件，实现对控制代码的在线观测和调整。完成一轮实验，通过观测目标车辆的设定路谱图和目标车辆实际操作运行路谱图，当有数据不令人满意时，修改相关参数，重复进行以上操作，直至取得满意结果。当控制得到优化后，可以按照上述步骤重复修改即可实现车辆各部件的优化。

Claims (7)

1.一种驾驶员在环车辆性能优化仿真试验系统，其特征在于：该仿真试验系统包括驾驶员操作平台、目标机控制器、目标控制生成单元和目标车辆模型单元，驾驶员操作平台的输出端与目标机控制器相连，目标机控制器分别与目标控制生成单元和目标车辆模型单元通信连接，目标控制生成单元包括自动代码生成编译模块和Matlab/Simulink模块，Matlab/Simulink模块用于建立整车控制策略，自动代码生成编译模块用于将控制策略生成为目标机控制器的控制代码。
2.根据权利要求1所述的驾驶员在环车辆性能优化仿真试验系统，其特征在于：所述的驾驶员操作平台包括电子油门踏板和电子制动踏板，电子油门踏板和电子制动踏板的输出端都与目标机控制器相连。
3.根据权利要求1所述的驾驶员在环车辆性能优化仿真试验系统，其特征在于：所述的目标控制生成单元还包括在线调参模块，该在线调参模块与目标机控制器通信连接，用于检测目标机控制器数据以及对生成的控制代码中的控制参数进行修改以达到优化的目的。
4.根据权利要求1所述的驾驶员在环车辆性能优化仿真试验系统，其特征在于：所述的目标机控制器设置有A/D转换模块和通信接口，目标机控制器通过其A/D转换模块与驾驶员操作平台相连，目标机控制器通过其通信接口与目标控制生成单元和目标车辆模型单元通信连接。
5.根据权利要求1所述的驾驶员在环车辆性能优化仿真试验系统，其特征在于：所述的目标车辆模型单元包括Matlab数据采集模块、整车模型和路谱图模块整车模型与Matlab数据采集模块相连，数据采集模块与目标机控制器通信连接。
6.根据权利要求1所述的驾驶员在环车辆性能优化仿真试验系统，其特征在于：所述的目标机控制器采用的是飞思卡尔mc9s12dg256控制器。
7.根据权利要求5所述的驾驶员在环车辆性能优化仿真试验系统，其特征在于：所述的整车模型采用的是由AVL Cruise软件建立的混合动力汽车整车模型。
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