基于ｘＰＣＴａｒｇｅｔ的汽车动力学ＨｉＬ仿真系统设计

2012年03月16日17:13:08 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

武志杰，郭洪艳，柳致海，陈　虹，
吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室，吉林长春

吉林大学控制科学与工程系，吉林长春

摘　　　要：目前，汽车工业进入了一个高速发展的阶段，汽车从设计到上市，周期越来越短，而汽车的设计和研发是一项非常复杂且耗资巨大的工程，尤其是一些实车实验，不仅复杂而且带有一定危险性。为了方便汽车研发工作，缩短研发周期，运用ｘＰＣＴａｒｇｅｔ和ｖｅＤＹＮＡ等软件开发工具，结合方向盘转角传感器、油门踏板传感器和制动踏板传感器等硬件工具，设计了一套汽车动力学硬件在环仿真系统。详细介绍了该系统的工作原理，以及各硬件模块和软件模块的结构和原理。较后，设计了一个汽车在半径为５０米的圆形平坦路面上行驶的仿真实验，并对该ＨｉＬ仿真系统的性能指标进行测试和分析。实验的结果表明，该仿真系统的精度和实时性非常好，完全能够满足一般汽车动力学仿真实验要求。

关　键　词：硬件在环仿真；汽车动力学；ｘＰＣｔａｒｇｅｔ

１　引　言

硬件在环（ＨｉＬ，ｈａｒｄｗａｒｅ－ｉｎ－ｔｈｅ－ｌｏｏｐ）仿真作为一种实时仿真技术已经被广泛应用于汽车研发过程中，较大的优点就是可以把外部实物通过计算机接口嵌入到软件环境中去，用以代替一些难以用数学模型描述的要素，从而大大提高了仿真效果［１］。例如，文献［２］利用ｄＳＰＡＣＥ、ｘＰＣＴａｒｇｅｔＢｏｘ、ＶｅｈｉｃｌｅＳｉｍｕｌａｔｏｒ和工业计算机等设计了一套车辆硬件在环测试系统，并且用它对设计好的车辆偏航稳定性控制器的控制效果进行了评估；文献［３］设计了一套汽车稳定性控制硬件在环仿真系统，该系统将外部制动器、压力传感器与计算机内部控制模块、车辆模型组成一个闭环控制系统，对车辆在制动和转弯时的稳定性进行分析。本文设计了一套汽车动力学ＨｉＬ仿真系统，目的是通过进行各种车辆动力学仿真实验，获得车辆运行过程中各动力学参数的仿真数据，为汽车的进一步研发提供参考依据。常用的硬件在环仿真工具有ｘＰＣＴａｒｇｅｔ和ｄＳＰＡＣＥ，而ｘＰＣＴａｒｇｅｔ具有价格低廉、仿真精度高的优点，所以本系统选用ｘＰＣＴａｒｇｅｔ作为在线仿真工具。ｘＰＣＴａｒｇｅｔ是ＭａｔｈＷｏｒｋｓ公司开发的一款高性能的主机－目标机快速原型应用软件，支持多种类型的Ｉ／Ｏ设备板，被广泛应用在各种硬件在环仿真系统的设计中。本系统各动力学模型的配置则由ｖｅＤＹＮＡ软件完成，ｖｅＤＹＮＡ是Ｔｅｓｉｓ公司基于Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ开发的一款车辆动力学仿真软件，可以方便地进行各种离线仿真或硬件在环仿真，非常有利于系统的快速形成。

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