专利名称：基于电子机械制动系统的硬件在环仿真试验台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种硬件在环仿真试验台，更具体地说，它涉及一种采用电子机
械制动系统的硬件在环仿真试验台。
背景技术：
随着汽车技术的不断发展，高效、环保的线控制动技术已成为国内外的研究热点。
电子机械制动系统(Electro-mechanical Brake,简称EMB)是线控制动系统最有代表性
的一个分支，它是完全的、高度集成的机电一体化装置，无需增加任何附件它便可综合实现
ABS、 TCS、 ESP及EBD等主动安全控制功能，使汽车的操纵性和安全性进一步得到提升。采
用硬件在环技术建立基于线控制动系统的硬件在环综合试验台，可以实现系统开发、调试、
检测及性能评价等多方面功能，从而大大縮短系统研究开发周期，降低开发成本。 由于国内对于线控制动的研究处于起步阶段，目前尚未有基于线控制动系统的综
合硬件在环仿真试验台。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是为了满足社会需求，提供了一种基于电子机械制动系统的硬件在环仿真试验台。 为解决上述技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的基于电子机械制动系统的硬件在环仿真试验台是由软件部分、实时平台、信号处理部分和硬件部分组成。所述的实时平台由主机、目标机1和目标机2组成。所述的信号处理部分由型号为PCL-818HD的第一数据采集卡、型号为PCL-818HD的第二数据采集卡、型号为PCL-727的第三数据采集卡、型号为PCL-727的第四数据采集卡、型号为PCI-6601的第五数据采集卡和V/F转换模块组成。 型号为PCL-818HD的第一数据采集卡和目标机1之间采用ISA总线连接。型号为PCL-727的第三数据采集卡和型号为PCL-727的第四数据采集卡和目标机1之间采用ISA总线连接。型号为PCL-727的第三数据采集卡和四个V/F转换模块之间采用电线连接，四个V/F转换模块和型号为NI PCI-6601的第五数据采集卡之间采用电线连接。型号为PCI-6601的第五数据采集卡和目标机2之间采用PCI总线连接。型号为PCL-818HD的第二数据采集卡和目标机2之间采用ISA总线连接，型号为PCL-818HD的第二数据采集卡和型号为PCL-727的第四数据采集卡之间采用电线连接，型号为PCL-818HD的第二数据采集卡的输出端和硬件部分电线连接。 技术方案中所述的硬件部分包括有左前轮EMB执行器控制器、右前轮EMB执行器控制器、左后轮EMB执行器控制器、右后轮EMB执行器控制器、左前轮EMB执行器、右前轮EMB执行器、左后轮EMB执行器、右后轮EMB执行器、左前轮力传感器、右前轮力传感器、左后轮力传感器、右后轮力传感器、左前轮转速传感器、右前轮转速传感器、左后轮转速传感器、右后轮转速传感器、左前轮电流传感器、右前轮电流传感器、左后轮电流传感器和右后轮电流传感器。 左前轮EMB执行器控制器、右前轮EMB执行器控制器、左后轮EMB执行器控制器及右后轮EMB执行器控制器的输入端和型号为PCL-818HD的第二数据采集卡的第1至第4数字通道电线连接。左前轮EMB执行器控制器、右前轮EMB执行器控制器、左后轮EMB执行器控制器及右后轮EMB执行器控制器的输出端和左前轮EMB执行器、右前轮EMB执行器、左后轮EMB执行器及右后轮EMB执行器的输入端电线连接。左前轮力传感器、右前轮力传感器、左后轮力传感器及右后轮力传感器的输出端和型号为PCL-818HD的第一数据采集卡的第1至第4A/D通道电线连接。左前轮力传感器、左前轮转速传感器及左前轮电流传感器的输出端分别和左前轮EMB执行器控制器的输入端电线连接。右前轮力传感器、右前轮转速传感器及右前轮电流传感器的输出端分别和右前轮EMB执行器控制器的输入端电线连接。左后轮力传感器、左后轮转速传感器及左后轮电流传感器的输出端分别和左后轮EMB执行器控制器的输入端电线连接。右后轮力传感器、右后轮转速传感器及右后轮电流传感器的输出端分别和右后轮EMB执行器控制器的输入端电线连接；所述的型号为PCL-727的第三数据采集卡和四个V/F转换模块之间采用电线连接是指型号为PCL-727的第三数据采集卡输出的四个轮速电压信号的第1至第4A/D通道分别和四个V/F转换模块的通道输入端电线连接。所述的四个V/F转换模块和型号为PCI-6601的第五数据采集卡之间采用电线连接是指四个V/F转换模块的输出四个车轮轮速脉冲信号的第1至第4通道输出端分别和型号为PCI-6601的第五数据采集卡的采集四个车轮轮速脉冲信号的第1至第4通道电线连接。所述的型号为PCL-818HD的第二数据采集卡和型号为PCL-727的第四数据采集卡之间采用电线连接是指型号为PCL-818HD的第二数据采集卡的第1至第5A/D通道分别和型号为PCL-727的第四数据采集卡的输出纵向加速度、侧向加速度、横摆角速度、转向盘转角和纵向车速信号的第1至第5A/D通道电线连接；所述的主机与目标机1和目标机2之间采用PC串口、TCP连接或者无线网络通信系统连接。所述的无线网络通信系统包括有无线网卡、无线路由器和两块普通网卡。所述的无线网卡采用型号为TWL541P的无线PCI网卡，安装在主机上。无线路由器采用提供了一个固定广域网接口与四个固定局域网接口并符合IEEE802. lib和IEEE 802. llg无线标准的型号为TWL54R的无线路由器。两块普通网卡采用型号为82559的网卡，分别安装于目标机1和目标机2上。[0009] 与现有技术相比本实用新型的有益效果是 1.本实用新型所述的基于电子机械制动系统的硬件在环仿真试验台实现了电子
机械制动系统的硬件在环，对于各种控制算法的仿真预测，结果更加准确。 2.本实用新型所述的基于电子机械制动系统的硬件在环仿真试验台在硬件在环
仿真试验时，试验的特定工况是通过计算机模拟得到的，不受人员、场地和天气的影响，对
于极限工况的试验也不存在任何危险，试验成本和周期大大縮短。 3.本实用新型所述的基于电子机械制动系统的硬件在环仿真试验台在电子机械制动系统开发过程中，采用本试验台进行试验，可以实现控制算法的在线调整，这样可以方便的对各种控制参数特别是极限工况下的控制参数进行优化。 4.通过本实用新型所述的基于电子机械制动系统的硬件在环仿真试验台得到的各项车辆性能参数及优化控制算法参数与实车试验比较接近。以下结合附图对本实用新型作进一步的说明
图1是本实用新型所述的基于电子机械制动系统的硬件在环仿真试验台的结构组成和工作原理示意框图； 图2是本实用新型所述的基于电子机械制动系统的硬件在环仿真试验台所采用的电子机械制动系统即EMB执行器的结构组成示意图； 图3是本实用新型所述的基于电子机械制动系统的硬件在环仿真试验台所采用的电子机械制动系统即EMB执行器结构组成的主视图； 图4是本实用新型所述的基于电子机械制动系统的硬件在环仿真试验台所采用的EMB执行器控制器的结构组成和工作原理示意框图； 图5是本实用新型所述的基于电子机械制动系统的硬件在环仿真试验台所采用的EMB执行器中的动力装置一电机采用三环控制的原理框图； 图6是本实用新型所述的基于电子机械制动系统的硬件在环仿真试验台工作的流程框图； 图中l.制动盘，2.螺母，3.电机转子，4.电机定子，5.齿圈，6.行星齿轮，7.行星架，8.丝杠，9.中心轮，IO.制动衬块，
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作详细的描述 本实用新型是一种采用电子机械制动系统的硬件在环综合仿真试验台。本试验台的技术问题是保证硬件在环试验台具有良好的实时性，能够实现在各种行驶工况下车辆动力学模型、车辆控制算法、电子机械制动系统即EMB执行器以及各传感器之间的实时通讯。[0024] 为解决上述技术问题，本实用新型利用Matlab/xPC Target、 RTW实时工具和信号采集卡自主开发了基于电子机械制动系统的综合硬件在环仿真试验台。本试验台主要包括主机，目标机1、目标机2和EMB执行器。在主机中安装有采用Matlab/Simulink建立的车辆动力学模型和车辆控制算法(例如ABS， ESP控制算法等)，并通过RTW将车辆动力学模型和车辆控制算法编译成为可以在xPC Target中运行的实时代码，通过局域网将可以在xPC Target中运行的实时代码下载到装有xPC Target实时内核的目标机1和目标机2中。作为实时平台，目标机1和目标机2需要运行车辆模型及控制算法的实时代码；同时作为I/O信号采集卡的载体，目标机1和目标机2需要完成信号的采集与发送，如EMB执行器中电流、转速、夹紧力等信号的采集以及EMB执行器控制信号的输出。通过这种方式目标机1和目标机2可以实时显示出各控制信号和车辆状态的信息，同时目标机1和目标机2通过局域网将所有信息反馈至主机，以便判断试验结果。由此便实现了基于电子机械制动系统的硬件在环仿真试验台的实时测试与控制功能。 本实用新型所述的基于电子机械制动系统的硬件在环仿真试验台可划分为软件
部分、硬件部分、信号处理部分和实时平台四个部分。 1.实时平台 基于电子机械制动系统的硬件在环仿真试验台的实时平台是由主机、目标机1和目标机2组成。[0028] 主机主要功能为安装有运用Matlab/Simulink编写的汽车动力学模型及控制算 法，能够进行离线仿真；将车辆模型和控制算法编译成可以在目标机1和目标机2中运行 的实时代码。本试验台主机采用联想开天4600计算机，CPU为英特尔奔四3. 0GHz，内存为 512M。 目标机l和目标机2的功能为作为实时平台，运行车辆模型和控制算法的实时代 码；作为I/O信号采集卡的载体完成各种信号的采集、输出。本试验台目标机1和目标机2 采用两台研华610H计算机，CPU为英特尔奔四2. 8GHz，内存为504M。 主机与目标机1和目标机2的通信可以采用PC串口通信或TCP(以太网)通信。本 试验台的主机与目标机1和目标机2的通信采用无线网络通信系统，无线网络通信系统包 括有无线网卡、无线路由器和两块普通网卡组成。其中无线网卡采用腾达型号为TWL541P 的无线PCI网卡，安装在主机上；无线路由器采用腾达型号为TWL54R的无线路由器，它提供 了一个固定广域网接口和四个固定局域网接口，符合IEEE 802. lib和IEEE 802. llg无线 标准；两个普通网卡采用Intel型号为82559的网卡，分别安装于目标机1和目标机2上。 采用无线网络通信系统，不仅可以实现对基于电子机械制动系统的硬件在环仿真试验台的 远程控制，而且大大提高了主机配置的灵活性。 2.信号处理部分 基于电子机械制动系统的硬件在环仿真试验台的信号处理部分是由若干数据采 集卡和采集模块组成。具体地说，信号处理部分是由(Advantech)型号为PCL-818HD的第 一数据采集卡、(Advantech)型号为PCL-818HD的第二数据采集卡、(Advantech)型号为 PCL-727的第三数据采集卡、(Advantech)型号为PCL-727的第四数据采集卡、(NI)型号为 PCI-6601的第五数据采集卡和四个V/F转换模块组成。 1)型号为PCL-818HD的第一、二数据采集卡 型号为PCL-818HD的第一、二数据采集卡是ISA总线接口的多功能数据采集卡，它 提供lOOKHz的采样速率，16路单端模拟量输入，12位分辨率双缓冲A/D转换器以及16路 数字量输入、输出通道。型号为PCL-818HD的第一数据采集卡采集汽车运行状态参数，型号 为PCL-818HD的第二数据采集卡向各车轮EMB执行器控制器输出控制信号。 2)型号为PCL-727的第三、四数据采集卡 型号为PCL-727的第三、四数据采集卡是ISA总线接口的模拟量输出卡，它具有12 位分辨率双缓冲D/A转换器，提供了 12路独立模拟量输出以及16路数字量输入、输出通 道。型号为PCL-727的第三数据采集卡输出轮速电压信号，型号为PCL-727的第四数据采 集卡输出纵向加速度、侧向加速度、横摆角速度、转向盘转角和纵向车速信号的汽车运行状 态参数。 3)型号为PCI-6601的第五数据采集卡 型号为PCI-6601的第五数据采集卡是PCI总线接口的定时和数字I/O设备，该产 品拥有4个32位计数器/定时器和32条与TTL/CMOS兼容的数字I/O线，可进行包括编码 器定位测量，事件计数，周期测量，脉冲宽度测量，脉冲生成，脉冲序列生成以及频率测量。 型号为PCI-6601的第五数据采集卡用于轮速脉冲信号的采集。 4)轮速脉冲生成模块-V/F转换模块 轮速脉冲生成模块用于模拟轮速传感器产生的脉冲信号。实际车辆轮速脉冲频率范围为(0-5000)HZ。车辆轮速值可以通过数据采集卡依标准方波的形式输出，数值对应着 一定的脉冲频率，或一定的脉冲周期。通过软件编程的方法可以模拟所需的方波信号，轮 速方波信号的频率越高，所模拟的轮速信号越准确性，但是方波信号的周期必须大于仿真 步长，而仿真步长过小将增加Matlab/xPC Target实时内核的计算量，降低实时内核的实时 性，甚至使实时内核崩溃。由于xPC内核的限制，高频率脉冲无法通过软件手段实现。因此， 本实用新型采用模拟量输出数据采集卡和V/F转换模块作为轮速脉冲生成器。模拟量输出 数据采集卡采用(Advantech)型号为PCL-727的数据采集卡，它提供12路D/A模拟量输出 通道，而V/F转换模块为深圳顺源科技生产的(V/F)导轨式转换模块。共采用4个V/F转 换模块，汽车动力学实时模型产生的轮速信号通过型号为PCL-727的第一数据采集卡转换 为4路0-5V电压信号，再经V/F转换模块转换为0-5k HZ的脉冲信号。 型号为PCL-818HD的第一数据采集卡和目标机1之间采用ISA总线连接，型号 为PCL-727的第三数据采集卡和型号为PCL-727的第四数据采集卡和目标机1之间也采 用ISA总线连接，型号为PCL-727的第三数据采集卡和四个V/F转换模块之间采用电线连 接，四个V/F转换模块和型号为PCI-6601的第五数据采集卡之间采用电线连接，型号为 PCI-6601的第五数据采集卡和目标机2之间采用PCI总线连接，型号为PCL-818HD的第二 数据采集卡和目标机2之间采用ISA总线连接，型号为PCL-818HD的第二数据采集卡和型 号为PCL-727的第四数据采集卡之间采用电线连接，型号为PCL-818HD的第二数据采集卡 的输出端和硬件部分电线连接。 确切地说，型号为PCL-818HD的第一数据采集卡的第1至第4A/D通道分别和四个 车轮EMB执行器上的左前轮力传感器、右前轮力传感器、左后轮力传感器和右后轮力传感 器的输出端电线连接，采集四个车轮上的EMB执行器的夹紧力信号。型号为PCL-818HD的 第二数据采集卡的第1至第5A/D通道分别和型号为PCL-727的第四数据采集卡的第1至 第5A/D通道电线连接，采集纵向加速度、侧向加速度、横摆角速度、转向盘转角、纵向车速 信号。型号为PCL-818HD的第二数据采集卡的第1至第4数字通道分别和左前轮EMB执行 器控制器、右前轮EMB执行器控制器、左后轮EMB执行器控制器与右后轮EMB执行器控制器 的输入端电线连接，并分别向它们输出控制信号。型号为PCL-727的第三数据采集卡的第1 至第4A/D通道分别和四个V/F转换模块的通道输入端电线连接，四个V/F转换模块的第1 至第4通道输出端分别和型号为PCI-6601的第五数据采集卡的第1至第4通道电线连接， 首先，四个V/F转换模块将轮速电压信号转为轮速脉冲信号，然后，向型号为PCI-6601的第 五数据采集卡输送四个车轮的轮速脉冲信号。 3.硬件部分 1)电子机械制动系统-EMB执行器 参阅图2和图3，基于电子机械制动系统的硬件在环仿真试验台采用了申请人自 行研制的电子机械制动系统(Electro-mechanical Brake,简称EMB)，又称为EMB执行器。 EMB执行器以电能为能量源，以电机为动力装置，通过EMB执行器驱动制动块实现汽车的制 动功能。EMB执行器主要由动力装置-电机、传动装置和制动钳体三部分组成，而其中传动 装置又包括减速增矩装置和运动转换装置。其工原理为目标机2将制动力控制信号传给 线控制动系统四车轮EMB执行器控制器，四车轮EMB执行器控制器结合动力装置_电机的 转速信号、电流信号及制动夹紧力信号，控制EMB执行器中的动力装置_电机产生相应转矩，在经过传动装置驱动制动钳夹紧制动盘1产生所需制动力，实现车轮的制动。为了模拟 真实车辆情况，本试验台采用了四个电子机械制动系统-EMB执行器，即左前轮EMB执行器、 右前轮EMB执行器、左后轮EMB执行器、右后轮EMB执行器。申请人于2008年将EMB执行 器申报了中国专利，申请号为2008200720905，公告号为CN201212535Y，公告日为2009年3 月25日，发明名称为"应用在汽车上的电子机械制动执行器"。 2)EMB执行器控制器 参阅图4和图5，基于电子机械制动系统的硬件在环仿真试验台所采用的EMB执 行器控制器是申请人自行研制的，每台EMB执行器都配有一台独立的EMB执行器控制器，所 以，本试验台采用了四台EMB执行器控制器，即左前轮EMB执行器控制器、右前轮EMB执行 器控制器、左后轮EMB执行器控制器、右后轮EMB执行器控制器。由于EMB执行器控制器需 要保证EMB执行器对制动压力的精确迅速调节，并能够保护电机不受损害，所以EMB执行 器控制器采用具有压力控制、转速控制及电流控制的三环控制方法对EMB执行器的动力装 置_电机进行精确控制。该EMB执行器控制器主要由单片机系统、功率驱动电路所组成，并 借助光电隔离电路和与门将两者电线连接。 所述的单片机系统包括型号为MC9S12DP512的单片机及其外围电路、外部振荡电 路、复位电路和电源电路，型号为MC9S12DP512的单片机和外部振荡电路、复位电路、电源 电路之间为电线连接。 所述的功率驱动电路包括型号为IR2130的驱动芯片、型号为IR2130的驱动芯片 的外围电路、逆变器和电流传感器，型号为IR2130的驱动芯片和型号为IR2130的驱动芯片 的外围电路之间为电线连接，型号为IR2130的驱动芯片和逆变器之间为电线连接，逆变器 和电流传感器之间为电线连接。申请人于2008年将车轮EMB执行器控制器申报了中国专 利，其申请号为2008200723265，申请日为2008年08月26日，发明名称为"汽车电子机械 制动系统的控制器"。 3)传感器 (1)力传感器 力传感器用来测量EMB执行器的夹紧力。本实用新型中采用德国HBM公司生产的 型号为C9B的压式力传感器，采用耐腐蚀的不锈钢壳体，最大量程20kN，体积小，直径只有 26mm。该力传感器为应变片式，与原厂的AE301-S7放大器配合使用，精度可达0. 5% ，输出 为lmV/V，既可测静态力，又可测动态力，能够测的动态力最大频率为65Hz。力传感器安装 在EMB执行器内侧制动衬块10与丝杠端盖之间。本试验台采用了四个力传感器，即左前轮 力传感器、右前轮力传感器、左后轮力传感器和右后轮力传感器。 [OOM] (2)转速传感器 为了获得各车轮EMB执行器的动力装置-电机的转速和转子位置信号，可直接利 用布置于动力装置-无刷直流电机内部的霍尔传感器。该无刷直流电机转子有四对磁极， 在电机端部安装有三个霍尔传感器，每个相隔120° ，利用霍尔传感器测得的电机转角精度 为15° 。 EMB执行器在夹紧制动盘1时，从制动衬块10接触制动盘1至达到最大夹紧力这 一过程，产生的形变极小，即动力装置-无刷直流电机转过的转角极小，为了能够更精确地 获得动力装置_无刷直流电机转子位置信号，以便后续进行EMB执行器夹紧力估算，基于电子机械制动系统的硬件在环仿真试验台在EMB执行器尾部安装了光电编码器，它每圈可发 出2000个脉冲，四倍频后，测得的转角精度可达0.045° ，输出两路相位差90。的方波信号 和一路零位脉冲信号。本试验台采用了四个转速传感器，即左前轮转速传感器、右前轮转速 传感器、左后轮转速传感器和右后轮转速传感器。 (3)电流传感器 基于电子机械制动系统的硬件在环仿真试验台通过在各车轮EMB执行器的动力 装置-电机回路中串入大功率电阻，通过测其两端电压的方式，来测电枢电流。电阻功率为 IOOW，阻值为0. 5 Q 。本试验台采用了四个电流传感器，即左前轮电流传感器、右前轮电流传 感器、左后轮电流传感器和右后轮电流传感器。 这样，所述的基于电子机械制动系统的硬件在环仿真试验台的硬件部分包括有左 前轮EMB执行器控制器、右前轮EMB执行器控制器、左后轮EMB执行器控制器、右后轮EMB 执行器控制器、左前轮EMB执行器、右前轮EMB执行器、左后轮EMB执行器、右后轮EMB执行 器、左前轮力传感器、右前轮力传感器、左后轮力传感器、右后轮力传感器、左前轮转速传感 器、右前轮转速传感器、左后轮转速传感器、右后轮转速传感器、左前轮电流传感器、右前轮 电流传感器、左后轮电流传感器和右后轮电流传感器。 左前轮EMB执行器控制器、右前轮EMB执行器控制器、左后轮EMB执行器控制器及 右后轮EMB执行器控制器的输入端分别和型号为PCL-818HD的第二数据采集卡的第1至第 4数字通道电线连接。左前轮EMB执行器控制器、右前轮EMB执行器控制器、左后轮EMB执 行器控制器及右后轮EMB执行器控制器的输出端分别和左前轮EMB执行器、右前轮EMB执 行器、左后轮EMB执行器及右后轮EMB执行器的输入端电线连接。左前轮力传感器、右前轮 力传感器、左后轮力传感器及右后轮力传感器的输出端分别和型号为PCL-818HD的第一数 据采集卡的第1至第4A/D通道电线连接。左前轮力传感器、左前轮转速传感器及左前轮电 流传感器的输出端分别和左前轮EMB执行器控制器的输入端电线连接；右前轮力传感器、 右前轮转速传感器及右前轮电流传感器的输出端分别和右前轮EMB执行器控制器的输入 端电线连接；左后轮力传感器、左后轮转速传感器及左后轮电流传感器的输出端分别和左 后轮EMB执行器控制器的输入端电线连接；右后轮力传感器、右后轮转速传感器及右后轮 电流传感器的输出端分别和右后轮EMB执行器控制器的输入端电线连接。 基于电子机械制动系统的硬件在环仿真试验台的工作原理 在主机中安装有采用Matlab/Simulink分别建立的车辆动力学模型和车辆控制 算法。车辆动力学模型主要包括整车模型、悬架模型、发动机模型、传动系模型、车轮运动 模型、轮胎模型等。车辆控制算法主要指与制动系统有关的各种优化车辆性能的控制算法。 主机通过RTW将建立好的车辆模型和控制算法编译成为可以在xPCTarget中运行的实时代 码，通过局域网将其分别下载到目标机1和目标机2中。 目标机1首先通过型号为PCL818HD的第一数据采集卡分别采集四个EMB制动器 上的左前轮力传感器、右前轮力传感器、左后轮力传感器及右后轮力传感器的压力信号， 从而获得车辆仿真所需的制动压力参数，然后运行车辆动力学模型实时代码，模拟车辆各 工况下的运行状态，通过型号为PCL727的第三、四数据采集卡输出车辆状态参数，型号为 PCL727的第三数据采集卡专门向V/F转换模块输出轮速电压信号，型号为PCL727的第四数 据采集卡向目标机2输出包括纵向车速、横摆角速度、纵向加速度、侧向加速度及转向盘转角在内的车辆状态参数。 目标机2主要运行控制算法实时代码。目标机2首先通过相关数据采集卡采集控 制算法所需的车辆状态参数。其中四个车轮的轮速电压信号经过V/F转换模块的转换由型 号为PCI6601的第五数据采集卡采集，其它状态参数由型号为PCL818HD的第二数据采集卡 收集。随后目标机2根据车辆当前运动状态，运行控制算法实时代码，实时地通过型号为 PCL818HD的第二数据采集卡向各电子机械制动系统即左前轮EMB执行器、右前轮EMB执行 器、左后轮EMB执行器及右后轮EMB执行器输出控制信号，调整车辆制动力大小，以达到提 高车辆操纵稳定性和行驶安全性的目的。 EMB执行器控制器根据控制信号大小和EMB执行器中的电机电流、电机转速及制 动夹紧力信号，采用三环控制原理控制执行机构按控制信号要求驱动EMB执行器运动。最 后再将夹紧力信号反馈回目标机1和目标机2，使目标机1和目标机2能够实时显示出各控 制信号效果。同时目标机1和目标机2通过局域网将车辆运动状态及控制效果参数反馈至 主机用以使用户判断试验结果。 图6为试验台的工作流程图，本试验台可以对各种与线控制动系统有关的控制算 法的控制效果进行评价，每次仿真试验都能给出相应的结果，如ABS仿真试验能够全面给 出各车轮轮速变化、滑移率变化以及各车轮制动压力变化等，便于用户实时验证控制策略、 调整控制参数，直到获得满意效果。 另外试验台还可以试验电子机械制动系统-EMB执行器的参数与整车参数的优化 匹配，并可实现车辆在极度危险工况下的控制参数的调试。可检测、调试自行设计的电子机 械制动系统-EMB执行器及其控制器的缺陷、故障。 由于实现了电子机械制动系统-EMB执行器及其控制器的硬件在环，测试得到的 各项性能及获得的优化参数与实车试验比较接近，从而显著减小实车试验次数，縮短开发 周期，节省开发成本。
权利要求一种基于电子机械制动系统的硬件在环仿真试验台，由软件部分、实时平台、信号处理部分和硬件部分组成；所述的实时平台由主机、目标机1和目标机2组成，其特征在于，所述的信号处理部分由型号为PCL-818HD的第一数据采集卡、型号为PCL-818HD的第二数据采集卡、型号为PCL-727的第三数据采集卡、型号为PCL-727的第四数据采集卡、型号为PCI-6601的第五数据采集卡和V/F转换模块组成；型号为PCL-818HD的第一数据采集卡和目标机1之间采用ISA总线连接，型号为PCL-727的第三数据采集卡和型号为PCL-727的第四数据采集卡和目标机1之间采用ISA总线连接，型号为PCL-727的第三数据采集卡和四个V/F转换模块之间采用电线连接，四个V/F转换模块和型号为NI PCI-6601的第五数据采集卡之间采用电线连接，型号为PCI-6601的第五数据采集卡和目标机2之间采用PCI总线连接，型号为PCL-818HD的第二数据采集卡和目标机2之间采用ISA总线连接，型号为PCL-818HD的第二数据采集卡和型号为PCL-727的第四数据采集卡之间采用电线连接，型号为PCL-818HD的第二数据采集卡的输出端和硬件部分采用电线连接。
2. 按照权利要求1所述的基于电子机械制动系统的硬件在环仿真试验台，其特征在于，所述的硬件部分包括有左前轮EMB执行器控制器、右前轮EMB执行器控制器、左后轮EMB执行器控制器、右后轮EMB执行器控制器、左前轮EMB执行器、右前轮EMB执行器、左后轮EMB执行器、右后轮EMB执行器、左前轮力传感器、右前轮力传感器、左后轮力传感器、右后轮力传感器、左前轮转速传感器、右前轮转速传感器、左后轮转速传感器、右后轮转速传感器、左前轮电流传感器、右前轮电流传感器、左后轮电流传感器和右后轮电流传感器；左前轮EMB执行器控制器、右前轮EMB执行器控制器、左后轮EMB执行器控制器及右后轮EMB执行器控制器的输入端和型号为PCL-818HD的第二数据采集卡的第1至第4数字通道电线连接；左前轮EMB执行器控制器、右前轮EMB执行器控制器、左后轮EMB执行器控制器及右后轮EMB执行器控制器的输出端和左前轮EMB执行器、右前轮EMB执行器、左后轮EMB执行器及右后轮EMB执行器的输入端电线连接；左前轮力传感器、右前轮力传感器、左后轮力传感器及右后轮力传感器的输出端和型号为PCL-818HD的第一数据采集卡的第1至第4A/D通道电线连接；左前轮力传感器、左前轮转速传感器及左前轮电流传感器的输出端分别和左前轮EMB执行器控制器的输入端电线连接；右前轮力传感器、右前轮转速传感器及右前轮电流传感器的输出端分别和右前轮EMB执行器控制器的输入端电线连接；左后轮力传感器、左后轮转速传感器及左后轮电流传感器的输出端分别和左后轮EMB执行器控制器的输入端电线连接；右后轮力传感器、右后轮转速传感器及右后轮电流传感器的输出端分别和右后轮EMB执行器控制器的输入端电线连接。
3. 按照权利要求1所述的基于电子机械制动系统的硬件在环仿真试验台，其特征在于，所述的型号为PCL-727的第三数据采集卡和四个V/F转换模块之间采用电线连接是指型号为PCL-727的第三数据采集卡输出四个轮速电压信号的第1至第4A/D通道分别和四个V/F转换模块的通道输入端电线连接；所述的四个V/F转换模块和型号为PCI-6601的第五数据采集卡之间采用电线连接是指四个V/F转换模块的输出四个车轮轮速脉冲信号的第1至第4通道输出端分别和型号为PCI-6601的第五数据采集卡的采集四个车轮轮速脉冲信号的第1至第4通道电线连接；所述的型号为PCL-818HD的第二数据采集卡和型号为PCL-727的第四数据采集卡之间采用电线连接是指型号为PCL-818HD的第二数据采集卡的第1至第5A/D通道分别和型号为PCL-727的第四数据采集卡的输出纵向加速度、侧向加速度、横摆角速度、转向盘转角和纵向车速信号的第1至第5A/D通道电线连接。
4.按照权利要求1所述的基于电子机械制动系统的硬件在环仿真试验台，其特征在于，所述的主机与目标机1和目标机2之间采用PC串口、 TCP连接或者无线网络通信系统连接；所述的无线网络通信系统包括有无线网卡、无线路由器和两块普通网卡；所述的无线网卡采用型号为TWL541P的无线PCI网卡，安装在主机上；无线路由器采用提供了一个固定广域网接口与四个固定局域网接口并符合IEEE802. llb和IEEE 802. llg无线标准的型号为TWL54R的无线路由器，两块普通网卡采用型号为82559的网卡，分别安装于目标机1和目标机2上。
专利摘要本实用新型公开了基于电子机械制动系统的硬件在环仿真试验台。试验台分为软件部分、实时平台、信号处理和硬件部分。实时平台由主机、目标机1、2组成。主机与目标机1、2为无线网络连接。信号处理部分由型号为PCL-818HD的第一、二数据采集卡，型号为PCL-727的第三、四数据采集卡，型号为PCI-6601的第五数据采集卡和V/F转换模块组成。型号为PCL-818HD的第一、二与型号为PCL-727的第三、四数据采集卡和目标机1、2为ISA总线连接，型号为PCI-6601的第五数据采集卡与目标机2为PCI总线连接，硬件部分包括有EMB执行器控制器、EMB执行器、力传感器、转速传感器和电流传感器。
文档编号G01M17/007GK201464186SQ20092009367
公开日2010年5月12日 申请日期2009年5月21日 优先权日2009年5月21日
发明者张建, 李静, 杨坤, 王坤, 饶志明, 魏青 申请人:吉林大学