【正文】 入到PCI6503 DI，故可通過(guò)判斷PCI6503 DI第12路通道的值確定正負(fù)，再由二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制，具體算法如下：function y0 =fun(i0,i1,i2,i3,i4,i5,i6,i7,i8,i9,i10,i11)if i11==0y0=i0+i1*2+i2*4+i3*8+i4*16+i5*32+i6*64+i7*128+i8*256+i9*512+i10*1024。elsey0=(i0+i1*2+i2*4+i3*8+i4*16+i5*32+i6*64+i7*128+i8*256+i9*512+i10*1024)。end分時(shí)模塊通過(guò)Repeating Sequence Stair實(shí)現(xiàn)。4個(gè)Repeating Sequence Stair分別連接選擇開(kāi)關(guān)Switch1~4（u2），輸出值分別設(shè)置為[1 0 0 0].’，[0 1 0 0].’，[0 0 1 0].’，[0 0 0 1].’，則4個(gè)Switch分時(shí)接通，即實(shí)現(xiàn)了四個(gè)滑移率的分時(shí)傳送。高4路為校驗(yàn)位通道。由于四個(gè)輪的滑移率分時(shí)輸入到F2812，因此必須確定F2812輸出的控制量是由哪個(gè)輪的滑移率計(jì)算得出，進(jìn)而能夠補(bǔ)償給對(duì)應(yīng)車輪的電機(jī)速度。針對(duì)每個(gè)車輪的滑移率，分別設(shè)置常數(shù)8作為校驗(yàn)值，轉(zhuǎn)換成4位2進(jìn)制數(shù)分別為0001，0010，0100，1000。校驗(yàn)位數(shù)值隨12位滑移率數(shù)據(jù)由PCI6503 DO輸出到F2812，不經(jīng)過(guò)PID運(yùn)算，又輸入到PCI6503 DI。 PCI6503 DI的第13，14，15，16路通道分別選擇開(kāi)關(guān)Switch5~8（u2），通過(guò)判斷第13，14，15，16通道的值是否為1，可打開(kāi)相應(yīng)的Switch，將控制器輸出送給對(duì)應(yīng)的車輪。 通訊接口電路PCI6503和GPIO之間的電平轉(zhuǎn)換通過(guò)串聯(lián)分壓的方案實(shí)現(xiàn)。兩個(gè)10k電阻串聯(lián)，可得到+。實(shí)際測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)GPIO引腳在+，故上述方案可取，GND引腳共地連接。通訊接口電路如圖317所示：圖317 通訊接口電路 同步通訊的實(shí)現(xiàn)在電動(dòng)汽車ABS控制半實(shí)物仿真系統(tǒng)工作的整個(gè)過(guò)程中，基于Matlab/Simulink的整車數(shù)學(xué)模型需要與ABS控制器F2812不斷的交換數(shù)據(jù)。在整車模型的每個(gè)采樣周期(sample time)中，車輪滑移率保持不變。本研究設(shè)置整車模型的采樣周期為50us，而F2812處理數(shù)據(jù)的速度在幾十納秒左右，因此在每個(gè)采樣周期內(nèi)，整車模型與F2812之間的通訊存在不同步問(wèn)題，F(xiàn)2812會(huì)重復(fù)取到相同的滑移率，如圖318所示：圖318 不同步通訊示意圖整車模型與F2812之間的通訊不同步將造成F2812始終處于高速運(yùn)行狀態(tài)，并且滑移率的每個(gè)采樣內(nèi)，F(xiàn)2812重復(fù)取相同的值，造成了資源的浪費(fèi)。本研究設(shè)計(jì)二次中斷的方法來(lái)解決通訊不同步的問(wèn)題，PID控制在中斷服務(wù)子程序中實(shí)現(xiàn)，主程序完成初始化。不可屏蔽外部中斷NMI的觸發(fā)信號(hào)由通訊模塊中的方波發(fā)生器（圖314中的Repeating Sequence Stair）產(chǎn)生，且配置為上升沿觸發(fā)，周期T=100us。CPU定時(shí)器0配置定時(shí)時(shí)間為50us，如圖319所示圖319 同步通訊示意圖當(dāng)NMI引腳XNMI_XINT13檢測(cè)到觸發(fā)信號(hào)的上升沿，CPU立即響應(yīng)不可屏蔽外部中斷NMI，進(jìn)入中斷服務(wù)子程序。中斷服務(wù)子程序首先啟動(dòng)CPU定時(shí)器0，并進(jìn)行離散PID運(yùn)算。在定時(shí)周期足夠大的情況下，整個(gè)運(yùn)算時(shí)間相對(duì)于定時(shí)周期可以忽略不計(jì)。定時(shí)時(shí)間到，CPU響應(yīng)定時(shí)器0的周期中斷，進(jìn)入T0中斷服務(wù)子程序，取下一個(gè)車輪的滑移率進(jìn)行PID運(yùn)算。運(yùn)算結(jié)束后跳出中斷并返回。這樣，在整車模型的每個(gè)采樣周期中，F(xiàn)2812只進(jìn)行一次PID控制，實(shí)現(xiàn)了整車模型與F2812的同步通訊。 本章小結(jié)本章主要完成的工作如下：(1) 闡述了基于xPCTarget的電動(dòng)汽車ABS控制半實(shí)物仿真系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思想和結(jié)構(gòu)，介紹了整個(gè)系統(tǒng)工作的流程。(2) 完成整車實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)。詳細(xì)介紹了整車平臺(tái)宿主機(jī)、目標(biāo)機(jī)的硬件配置、主要功能及兩者之間的通訊，并在Matlab/Simulnik環(huán)境下驗(yàn)證了通訊接口的有效性。介紹了數(shù)據(jù)采集卡PCI6503的功能和參數(shù)配置。(3) 完成基于DSP的ABS控制器設(shè)計(jì)，包括硬件和軟件設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)方面，介紹了ABS控制器的硬件組成及各部分電路的連接。軟件方面，在CCS下編寫(xiě)了C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的PID算法。(4) 闡述了整車模型與ABS控制器通訊的不同步問(wèn)題，并提供了完整的解決方案。第4章 電動(dòng)汽車ABS控制半實(shí)物仿真平臺(tái)的驗(yàn)證 基于Matlab/Simulink的ABS控制離線仿真ABS控制離線仿真試驗(yàn)是研究和開(kāi)發(fā) ABS 控制半實(shí)物仿真平臺(tái)，乃至將ABS產(chǎn)品化的前期基礎(chǔ)性工作。本節(jié)基于現(xiàn)有的整車模型，搭建基于離散PID模塊的ABS控制器數(shù)學(xué)模型進(jìn)行離線仿真試驗(yàn)，對(duì)ABS的工作過(guò)程及其對(duì)整車性能的影響進(jìn)行觀察，并作為半實(shí)物仿真的參照。如圖41所示為ABS控制器數(shù)學(xué)模型：圖41 ABS控制器數(shù)學(xué)模型其中Sf為電動(dòng)汽車車輪的當(dāng)前滑移率，Sp=，Vc為控制器輸出，作為速度補(bǔ)償與電機(jī)給定速度相加。其中kp=300，ki=1，kd=0。仿真初始參數(shù)：初始速度為20m/s，0秒時(shí)車輛開(kāi)始制動(dòng)。路面附著系數(shù)為。圖42~圖45為未使用ABS控制器時(shí)車輛制動(dòng)的離線仿真曲線：圖42 車速與車速給定 圖43 輪速與車速圖44 制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 圖45 滑移率圖46~圖49為使用離散PID控制器時(shí)車輛制動(dòng)的離線仿真曲線： 圖46 車速與車速給定 圖47 輪速與車速 圖48 PID控制器輸出 圖49 滑移率由仿真結(jié)果對(duì)比分析可知，可得出如下結(jié)論：未使用ABS控制器時(shí)，輪速在2秒時(shí)降為0，滑移率也由0迅速降為1，至此車輪抱死，直到3秒時(shí)車速降為0，車輛停止運(yùn)動(dòng)。使用ABS控制器時(shí)，PID控制器輸出速度補(bǔ)償，輪速與車速基本同時(shí)降為0，且制動(dòng)時(shí)間有所縮短。通過(guò)上述仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了電動(dòng)汽車和ABS控制器數(shù)學(xué)模型的實(shí)用性及有效性，為進(jìn)行硬件在環(huán)仿真試驗(yàn)打好了基礎(chǔ)。 基于xPC Target的ABS控制半實(shí)物仿真平臺(tái)驗(yàn)證按照總體設(shè)計(jì)連接整個(gè)ABS硬件在環(huán)仿真平臺(tái)，啟動(dòng)目標(biāo)機(jī)。在Matlab/Simulink下打開(kāi)xPCTarget，配置通訊參數(shù)。完成通訊測(cè)試后向目標(biāo)機(jī)載入電動(dòng)汽車數(shù)學(xué)模型的C代碼。啟動(dòng)CCS ，向F2812載入ABS控制算法程序（具體算法見(jiàn)附錄）。啟動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)，初始參數(shù)同離線仿真。使用xPC Scope觀測(cè)車輛制動(dòng)時(shí)的目標(biāo)機(jī)仿真曲線。xPC Scope 的模式為 Graphical rolling，設(shè)置時(shí)間定為4s采樣數(shù)量為 80000。如圖410所示為未使用ABS控制器時(shí)車輛制動(dòng)的目標(biāo)機(jī)仿真曲線：圖410 未使用PID控制器時(shí)車輛制動(dòng)的目標(biāo)機(jī)仿真曲線其中ScopeScopeScopeScope4分別對(duì)應(yīng)電動(dòng)汽車左前輪的車速給定與車速、輪速、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩、滑移率。對(duì)比離線仿真試驗(yàn)中的圖41至圖44，可以看到，整車數(shù)學(xué)模型通過(guò) xPC的主機(jī)和目標(biāo)機(jī)之間的傳輸后，依然可以保持很好的效果和實(shí)時(shí)性。由此可以驗(yàn)證，xPC Target 系統(tǒng)的實(shí)用性良好。如圖411所示為未使用PID控制器時(shí)四輪滑移率的分時(shí)輸出曲線，對(duì)比離線仿真結(jié)果可以看出，整車模型的通訊模塊可以實(shí)現(xiàn)四輪滑移率的分時(shí)輸出。圖411 未使用PID控制器時(shí)四輪滑移的分時(shí)輸出曲線圖412圖415為使用PID控制器時(shí)車輛制動(dòng)的硬件在環(huán)仿真曲線：圖412 車輛制動(dòng)時(shí)左前輪的硬件在環(huán)仿真曲線圖413 車輛制動(dòng)時(shí)右前輪的硬件在環(huán)仿真曲線圖414 車輛制動(dòng)時(shí)左后輪的硬件在環(huán)仿真曲線圖415 車輛制動(dòng)時(shí)右后輪的硬件在環(huán)仿真曲線其中ScopeScopeScopeScope4分別對(duì)應(yīng)電動(dòng)汽車各輪的滑移率、輪速、車速和控制器輸出。由圖412圖415可以看出，使用F2812作為PID控制器后，同時(shí)對(duì)比圖410可以看出。這說(shuō)明ABS硬件控制器產(chǎn)生了控制效果。 本章小結(jié)本章是對(duì)前述工作的綜合驗(yàn)證部分，主要完成的工作如下：(1) 應(yīng)用現(xiàn)有的電動(dòng)汽車數(shù)學(xué)模型，搭建基于離散PID模塊的ABS控制器數(shù)學(xué)模型進(jìn)行離線仿真試驗(yàn)。對(duì)比無(wú)控制器作用和有控制器作用下，車輛制動(dòng)時(shí)的動(dòng)態(tài)性能，為硬件在環(huán)仿真打下基礎(chǔ)。 (2) 對(duì)設(shè)計(jì)的ABS控制硬件在環(huán)仿真平臺(tái)進(jìn)行系統(tǒng)連接和硬件信號(hào)的測(cè)試，并在CCS環(huán)境下在線調(diào)試PID算法，實(shí)現(xiàn)了基于滑移率的ABS控制策略，驗(yàn)證了整個(gè)硬件平臺(tái)的有效性。第5章 總結(jié)與展望 總結(jié)隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，電動(dòng)汽車ABS控制器的性能要求越來(lái)越高。汽車ABS控制器的V型設(shè)計(jì)流程中，硬件在環(huán)仿真測(cè)試可以構(gòu)建出虛擬的整車現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，模擬出實(shí)車試驗(yàn)中難以實(shí)現(xiàn)的特殊行駛狀態(tài)，這樣不僅可以加快ABS控制器的軟、硬件開(kāi)發(fā)過(guò)程，而且具有較高的可靠性。本文基于xPC Target實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)，設(shè)計(jì)了能與Matlab/Simulink無(wú)縫連接的低成本高效率的電動(dòng)汽車ABS控制半實(shí)物仿真系統(tǒng)，并進(jìn)行了離線仿真和半實(shí)物平臺(tái)的在線驗(yàn)證。本文主要的研究成果和結(jié)論如下：(1) 深入研究汽車制動(dòng)系統(tǒng)、ABS的工作原理及其性能指標(biāo)，得出基于滑移率的ABS控制策略：車輛的制動(dòng)性能由輪胎力決定，輪胎力由滑移率決定，滑移率由輪速與車速之間的關(guān)系決定，將滑移率與最佳滑移率的差值作為偏差，將電機(jī)速度給定作為控制量，通過(guò)PID控制來(lái)減小滑移率與最佳滑移率的偏差。(2) 提出了基于xPC Target的ABS控制硬件在環(huán)仿真平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案，完成了相關(guān)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)完成了仿真平臺(tái)。針對(duì)整車模型與硬件控制器通訊不同步的問(wèn)題，設(shè)計(jì)中斷方法解決。(3) 建立離散PID模型進(jìn)行ABS控制離線仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證ABS控制特?；趚PCTarget進(jìn)行ABS控制硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)的驗(yàn)證，對(duì)比離線仿真結(jié)果，證明了本次設(shè)計(jì)的可靠性，為接下來(lái)的工作打下基礎(chǔ)。 展望由于時(shí)間和能力有限，本硬件在環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)臺(tái)的還處于初步設(shè)計(jì)與驗(yàn)證階段，尚有許多復(fù)雜的問(wèn)題有待進(jìn)一步的研究和解決。在接下來(lái)的工作中，需要對(duì)以下幾方面繼續(xù)深入：(1) 本文并未考慮最佳滑移率的觀測(cè)問(wèn)題，而是直接在控制器中人為給定最佳滑移率的數(shù)值，因此整個(gè)系統(tǒng)并不完整，需要整合最佳滑移率觀測(cè)子系統(tǒng)，使得整個(gè)平臺(tái)功能更完整。(2) 整車平臺(tái)和ABS控制器的同步通訊通過(guò)外部中斷和CPU定時(shí)器內(nèi)部中斷實(shí)現(xiàn)，在仿真周期較長(zhǎng)的情況下，每個(gè)采樣定時(shí)器會(huì)產(chǎn)生一定的定時(shí)誤差，積累起來(lái)會(huì)導(dǎo)致通許不同步。故需要設(shè)計(jì)更加合理的同步通許策略。(3) 根據(jù)電動(dòng)汽車ABS硬件在環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，進(jìn)行試車道路實(shí)驗(yàn)。參 考 文 獻(xiàn)[1] 王靜．電動(dòng)車發(fā)展現(xiàn)狀及前景分析 [J]．汽車研究與開(kāi)發(fā)，2000，(2)：3031．[2] 楊峰，傅?。冸妱?dòng)汽車經(jīng)濟(jì)性比較與分析 [J]．武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，2(31)：286288．[3] 辛克強(qiáng)，周忠祥，盧國(guó)良．國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車發(fā)展及前景預(yù)測(cè) [J]．電力需求側(cè)管理，2008，1(10)：7577．[4] 馬驪歌，王俊喜．電動(dòng)汽車是中國(guó)汽車行業(yè)的發(fā)展方向 [J]．汽車工業(yè)研究，2011，(1)：911．[5] 趙璟．中國(guó)電動(dòng)汽車的發(fā)展和未來(lái)展望 [J]．科技信息，2012，(9)：202．[6] 程軍．汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的理論與實(shí)踐 [M]．北京：北京理工大學(xué)出版社，1999．[7] M Kuwasaki，H Matsumura，A Shin．A Study of High Performance ABS [C]．JSAE Review，1995，(16)：241244．[8] G．L．Gissinger， C．Menard，A．Constans．A mechatronic conception of a new intelligent braking system [J]．Control engineering practice，2003，(11)：163170．[9] 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