CN109084991A - 一种商用车气压制动性能硬件在环测试系统与测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种商用车气压制动性能硬件在环测试系统与测试方法，包括气压制动系统试验台、实时仿真平台、软件系统和信号处理系统，其中的实时仿真平台通过传感器及信号处理系统与气压制动系统试验台进行数据通讯，软件系统基于上位机以数据线为介质与实时仿真平台进行数据通讯，实现气压制动性能硬件在环测试，本发明解决了现有测试系统对商用车气压制动性能测试时的通用性不足问题。

Description

一种商用车气压制动性能硬件在环测试系统与测试方法

技术领域

本发明属于半实物仿真试验的技术领域，尤其涉及一种商用车气压制动性能硬件在环测试系统与测试方法。

背景技术

随着社会经济的发展，商用车在交通运输中的比重越来越大，人们对商用车安全性能要求也越来越高。制动距离不足引起的追尾、车轮抱死失去转向能力引起的纵向碰撞、轮胎侧滑引起的甩尾或冲出道路等，是主要的商用车安全事故，这些安全事故都与商用车的气压制动性能不足有关。作为商用车底盘系统的一个重要组成，气压制动系统对于商用车的安全性起着非常重要的作用，其性能的好坏直接决定商用车制动时的稳定性。

目前的制动系统性能硬件在环测试系统主要面向于液压制动系统，针对商用车气压制动系统性能检测的硬件在环测试系统较少，而且现有的气压制动性能硬件在环测试系统大部分只能对ABS系统进行测试，或只能对ESC和EBS系统进行测试，通用性不足。随着气压制动系统装置和控制方法的研究越来越深入，研发一种功能齐全、稳定可靠的商用车气压制动性能硬件在环测试系统显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种商用车气压制动性能硬件在环测试系统与测试方法，解决了现有测试系统对商用车气压制动性能测试时通用性不足的问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种商用车气压制动性能硬件在环测试系统，其特征在于，包括气压制动系统试验台、实时仿真平台、软件系统和信号处理系统，其中的实时仿真平台通过传感器及信号处理系统与气压制动系统试验台进行数据通讯，软件系统基于上位机以数据线为介质与实时仿真平台进行数据通讯，实现气压制动性能硬件在环测试。

按上述方案，所述气压制动系统试验台由试验台架和气动回路组成，气动回路的气源设备连接四回路保护阀，四回路保护阀输出端分别连接前储气罐和后储气罐，前储气罐的出气口分别连接串联双腔制动阀和前电气比例阀，后储气罐的出气口分别连接串联双腔制动阀、后电气比例阀和继动阀，串联双腔制动阀的出气口分别连接快放阀和继动阀，快放阀和前电气比例阀的出气口连接前两位三通电磁阀，前两位三通电磁阀的出气口连接前ABS阀，前ABS阀的出气口连接前制动气室，继动阀和后电气比例阀的出气口连接后两位三通电磁阀，后两位三通电磁阀的出气口连接后ABS阀，后ABS阀的出气口连接后制动气室。

按上述方案，所述实时仿真平台为dSPACE实时仿真系统，在测试过程中，模型编译成C代码下载到实时仿真平台dSPACE的处理器板块中，然后通过其I/O板卡和外部环境进行信号传输。

按上述方案，所述软件系统包括测试对象模型和用户界面，测试对象模型是气压制动系统之外的其他车辆系统动力学模型，用户界面通过编辑dSPACE实时仿真系统的控制软件来实现。

按上述方案，所述的信号处理系统用以压力传感器信号的接收处理和阀控信号的输出。

一种商用车气压制动性能硬件在环测试系统的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：(1)打开上位机中的Matlab/Simulink软件，建立车辆动力学模型和控制算法模型；(2)开启实时仿真平台，并与上位机相连，将前、后两位三通电磁阀通电，并检查硬件在环测试系统各部件是否正常；(3)编译Simulink建立的离线仿真模型并下载到实时仿真平台中，打开实时仿真平台的控制软件ControlDesk导入下载的C代码；

步骤2：利用ControlDesk设计人机交互界面，创建虚拟仪表面板，同时记录所需变量的数据变化，对测试数据进行存储处理；

步骤3：分析存储的测试数据，改进并优化气压制动控制算法，将优化的气压制动控制算法重复上述试验过程；

步骤4：判断测试结果是否满足测试需求，若不满足重复上述过程；

步骤5：关闭气压制动系统试验台，关闭上位机，关闭实时仿真平台。

本发明的有益效果是：1、本发明提供一种商用车气压制动性能硬件在环测试系统与测试方法，与使用其他单片机和数据采集卡的硬件在环测试系统相比，本发明的实时仿真平台采用dSPACE实时仿真系统，提高了硬件在环测试的实时性和执行效率，重复性好；2、本发明设计常规制动和差动制动并行布置的气动回路，采用两位三通电磁阀实现同一气压不同执行机构的切换，测试的应用范围更广，通用性好；3、基于实时仿真平台，可以进行某些极限工况的测试或注入故障进行测试，保证测试人员的安全。4、本发明的气压制动系统试验台采用实际物理设备，能够减少数学模型的精度误差，硬件在环测试更接近真实的车辆运行环境，结果更真实地反映出商用车的气压制动性能。

附图说明

图1为本发明一个实施例的在环测试系统连接框图。

图2为本发明一个实施例的气压制动系统回路连接图。

其中：1-气源设备，2-四回路保护阀，3-前储气罐，4-后储气罐，5-串联双腔制动阀，6-继动阀，7-快放阀，8-前电气比例阀，9-后电气比例阀，10-前ABS阀，11-后ABS阀，12-前两位三通电磁阀，13-后两位三通电磁阀，14-前制动气室，15-后制动气室。

具体实施方式

为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

如图1所示，该测试系统包括气压制动系统试验台、实时仿真平台dSPACE实时仿真系统、软件系统Matlab/ControlDesk和信号处理系统，其中实时仿真平台dSPACE实时仿真系统通过传感器及信号处理系统与气压制动系统试验台进行数据通讯，软件系统Matlab/ControlDesk基于上位机以数据线为介质与实时仿真平台dSPACE实时仿真系统进行数据通讯。

气动回路如图2所示，既保留了常规制动和紧急制动功能，又可以实现差动制动操作，其工作过程为：气源设备1在电驱动下进行工作，产生一定压力值的压缩空气，压缩空气经四回路保护阀2分别流向前储气罐3和后储气罐4。当进行常规制动时，踩踏制动踏板，串联双腔制动阀5打开，前储气罐内的压缩空气经串联双腔制动阀、快放阀7、前两位三通电磁阀12、前ABS阀10进入前制动气室14，后储气罐内的压缩空气经串联双腔制动阀进入继动阀6的控制端口，驱动继动阀的阀芯移动，打开进气阀阀口，此时后储气罐内的压缩气体经由串联双腔制动阀、继动阀、后两位三通电磁阀13、后ABS阀11进入后制动气室15。驾驶员解除制动时，前后制动气室内的压力逐渐下降，前后制动气室的压缩空气分别经由快放阀和继动阀的排气口直接排入大气。当执行差动制动操作时，前储气罐和后储气罐内的压缩空气经前电气比例阀8、后电气比例阀9、前、后两位三通电磁阀、前、后ABS阀进入前、后制动气室。解除差动制动时，前、后制动气室内的压力逐渐下降，压缩空气经前、后电气比例阀的排气口直接排入大气。进行紧急制动时，前、后ABS电磁阀开启，通过改变内部进气阀和排气阀的控制信号组合实现ABS电磁阀工作状态的改变，完成增压、保压和降压的动作。

该测试方法包括以下步骤：

步骤1：具体包括：(1)打开上位机中的Matlab/Simulink软件，建立车辆动力学模型和控制算法模型，按照测试用例建立环境道路模型和测试工况模型；测试用例环境道路模型包括低附着路面和高附着路面模型，测试算法为商用车电子稳定性控制算法；(2)开启dSPACE实时仿真平台，并与上位机相连，将两位三通电磁阀通电，并检查硬件在环测试系统各部件是否正常；(3)编译Simulink建立的离线仿真模型并下载到实时仿真平台dSPACE实时仿真系统中，打开ControlDesk软件导入下载的C代码。

步骤2：利用实时仿真平台dSPACE的控制软件ControlDesk设计人机交互界面，创建虚拟仪表面板，运行控制算法程序，dSPACE硬件板卡的D/A端口输出控制信号控制电气比例阀，A/D端口采集制动气室压力信号，同时记录所需变量的数据变化，用户通过交互界面实时监控商用车的各状态参量，对测试数据进行存储处理。

步骤3：分析存储的测试数据，改进并优化气压制动控制算法，将优化的气压制动控制算法重复上述试验过程。

步骤4：判断测试结果是否满足测试需求，若不满足重复上述过程。

步骤5：关闭气压制动系统试验台，关闭上位机，关闭实时仿真平台dSPACE实时仿真系统。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明方法实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方法的保护范围内。

Claims (6)

1.一种商用车气压制动性能硬件在环测试系统，其特征在于，包括气压制动系统试验台、实时仿真平台、软件系统和信号处理系统，其中的实时仿真平台通过传感器及信号处理系统与气压制动系统试验台进行数据通讯，软件系统基于上位机以数据线为介质与实时仿真平台进行数据通讯，实现气压制动性能硬件在环测试。

2.根据权利要求1所述的一种商用车气压制动性能硬件在环测试系统，其特征在于，所述气压制动系统试验台由试验台架和气动回路组成，气动回路的气源设备连接四回路保护阀，四回路保护阀输出端分别连接前储气罐和后储气罐，前储气罐的出气口分别连接串联双腔制动阀和前电气比例阀，后储气罐的出气口分别连接串联双腔制动阀、后电气比例阀和继动阀，串联双腔制动阀的出气口分别连接快放阀和继动阀，快放阀和前电气比例阀的出气口连接前两位三通电磁阀，前两位三通电磁阀的出气口连接前ABS阀，前ABS阀的出气口连接前制动气室，继动阀和后电气比例阀的出气口连接后两位三通电磁阀，后两位三通电磁阀的出气口连接后ABS阀，后ABS阀的出气口连接后制动气室。

3.根据权利要求1所述的一种商用车气压制动性能硬件在环测试系统，其特征在于，所述实时仿真平台为dSPACE实时仿真系统，在测试过程中，模型编译成C代码下载到实时仿真平台dSPACE的处理器板块中，然后通过其I/O板卡和外部环境进行信号传输。

4.根据权利要求1所述的一种商用车气压制动性能硬件在环测试系统，其特征在于，所述软件系统包括测试对象模型和用户界面，测试对象模型是气压制动系统之外的其他车辆系统动力学模型，用户界面通过编辑dSPACE实时仿真系统的控制软件来实现。

5.根据权利要求1所述的一种商用车气压制动性能硬件在环测试系统，其特征在于，所述的信号处理系统用以压力传感器信号的接收处理和阀控信号的输出。

6.一种商用车气压制动性能硬件在环测试系统的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：(1)打开上位机中的Matlab/Simulink软件，建立车辆动力学模型和控制算法模型；(2)开启实时仿真平台，并与上位机相连，将前、后两位三通电磁阀通电，并检查硬件在环测试系统各部件是否正常；(3)编译Simulink建立的离线仿真模型并下载到实时仿真平台中，打开实时仿真平台的控制软件ControlDesk导入下载的C代码；

步骤2：利用ControlDesk设计人机交互界面，创建虚拟仪表面板，同时记录所需变量的数据变化，对测试数据进行存储处理；

步骤3：分析存储的测试数据，改进并优化气压制动控制算法，将优化的气压制动控制算法重复上述试验过程；

步骤4：判断测试结果是否满足测试需求，若不满足重复上述过程；

步骤5：关闭气压制动系统试验台，关闭上位机，关闭实时仿真平台。