磁流变半主动悬架控制原型开发的硬件在环试验台的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种磁流变半主动悬架控制原型开发的硬件在环试验台，属于汽车领域。上位机与实时仿真平台dSPACE通过网线连接，所述实时仿真平台dSPACE通过信号屏蔽线分别与信号处理电路和电流驱动器连接；所述实时仿真平台dSPACE由磁流变减振器模型、Carsim整车模型和减振器控制模型构成。优点在于：采用dSPACE实时仿真平台，实现对控制效果的实时监控和对减振器控制模型的实时修改，大大减小了磁流变减振器控制系统的开发周期；采用硬件信号处理电路，解决了软件处理电路时滞性问题，使对减振器控制模型的评估更加准确；采用硬件电流驱动器，更加接近的模拟了实车环境，使对减振器控制模型的评估更加准确。
【专利说明】磁流变半主动悬架控制原型开发的硬件在环试验台
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及汽车领域，特别涉及一种磁流变半主动悬架控制原型开发的硬件在环试验台。
【背景技术】
[0002]随着汽车工程技术的进步，决定乘坐舒适性和行驶安全性的汽车悬架技术得到了广泛的重视和深入研究，尤其以改变减振器阻尼或悬架刚度的半主动悬架发展最快，而磁流变减振器可调范围广、结构紧凑、响应速度快、功耗低在半主动悬架上得到广泛应用。由于传感器采集的信号零漂和噪声的存在，同时动态响应时间是磁流变减振器的一个重要指标，因此信号处理和磁流变减振器电流驱动器是基于磁流变减振器半主动悬架控制系统的难点。
[0003]传统汽车电控单元(ECU)开发过程需要较长的开发周期以及大量的实车试验。而硬件在环(Hardware-1nthe-Loop, HIL)仿真技术通过数学模型代替实车,并通过模型产生相应的传感器信号发送给ECU控制模型，通过对ECU控制模型发出的控制信号进行测试，来代替对ECU实物的测试。这样不仅可以大大缩短ECU控制算法的开发周期和减小开发成本，还可进行失效测试和故障模拟。
[0004]dSPACE实时仿真系统是由德国dSPACE公司开发的一套基于MATLAB/Simulink的控制系统在实时环境下的开发及测试工作平台，实现了和MATLAB/Simulink的无缝连接。dSPACE实时系统由两大部分组成，一是硬件系统，二是软件环境。其中硬件系统的主要特点是具有高速计算能力，包括处理器和I/O接口等；软件环境可以方便地实现代码生成/下载和试验调试等工作。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种磁流变半主动悬架控制原型开发的硬件在环试验台，克服了传统汽车电控单元(ECU)开发周期长、实车试验费用高等缺点，并采用硬件设备克服软件仿真过程中时间滞后的问题。
[0006]本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现:
[0007]磁流变半主动悬架控制原型开发的硬件在环试验台，包括上位机1、实时仿真平台dSPACE2、信号处理电路3和电流驱动器4，所述上位机I与实时仿真平台dSPACE2通过网线连接，所述实时仿真平台dSPACE2通过信号屏蔽线分别与信号处理电路3和电流驱动器4连接；所述实时仿真平台dSPACE2由磁流变减振器模型21、Carsim整车模型22和减振器控制模型23构成。
[0008]所述的实时仿真平台dSPACE2中的Carsim整车模型22实时发出车辆运动信号，车辆运动信号经处理后输入到减振器控制模型23，减振器控制模型23根据输入信号产生相应的控制信号，控制信号经电流驱动器4和磁流变减振器模型21计算后得到相应的阻尼力并将其反馈给Carsim整车模型22。通过上位机I实时的监测Carsim整车模型22的运动状态，并实时的对减振器控制模型23进行修改。
[0009]本实用新型的有益效果在于:采用dSPACE实时仿真平台，实现对控制效果的实时监控和对减振器控制模型的实时修改，大大减小了磁流变减振器控制系统的开发周期；采用硬件信号处理电路，解决了软件处理电路时滞性问题，使对减振器控制模型的评估更加准确；采用硬件电流驱动器，更加接近的模拟了实车环境，使对减振器控制模型的评估更加准确。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
[0011]图1为本实用新型的电路方框图。
[0012]图中:1、上位机；2、实时仿真平台dSPACE ;3、信号处理电路；4、电流驱动器；21、磁流变减振器模型；22、Carsim整车模型；23、减振器控制模型。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图进一步说明本实用新型的详细内容及其【具体实施方式】。
[0014]参见图1所示，本实用新型的磁流变半主动悬架控制原型开发的硬件在环试验台，包括上位机1、实时仿真平台dSPACE2、信号处理电路3和电流驱动器4，所述上位机I与实时仿真平台dSPACE2通过网线连接，所述实时仿真平台dSPACE2通过信号屏蔽线分别与信号处理电路3和电流驱动器4连接；所述实时仿真平台dSPACE2由磁流变减振器模型21、Carsim整车模型22和减振器控制模型23构成。
[0015]所述的实时仿真平台dSPACE2中的Carsim整车模型22实时发出车辆运动信号，车辆运动信号经处理后输入到减振器控制模型23，减振器控制模型23根据输入信号产生相应的控制信号，控制信号经电流驱动器4和磁流变减振器模型21计算后得到相应的阻尼力并将其反馈给Carsim整车模型22。通过上位机I实时的监测Carsim整车模型22的运动状态，并实时的对减振器控制模型23进行修改。
[0016]本实用新型的dSPACE实时仿真平台的模拟输出端口 DAC实时发出整车模型中带有干扰的信号，该信号经过信号处理电路3处理后经dSPACE的模拟采集端口 ADC输入至减振器控制模型23，减振器控制模型23根据输入的信号及内置的控制算法计算出相应的控制信号，经计算得到的控制信号再通过dSPACE其他的模拟输出端口 DAC输入至电流驱动器4，产生控制磁流变减振器模型21的电流信号，利用电流传感器采集电流驱动器4发出的电流信号，并将其输入至dSPACE其他的模拟采集端口 ADC，dSPACE将采集到的电流信号传递给磁流变减振器模型21，磁流变减振器模型21根据输入的电流信号计算出相应的阻尼力并将其输入至Carsim整车模型22，使Carsim整车模型22的运动状态发生变化，并通过dSPACE模拟输出端口 DAC发出新的运动信号，形成控制回路。通过上位机I与dSPACE之间实时监控的功能，实现对减振器控制模型的评价与修改。dSPACE模拟输出端口的负端/DAC全部接地，模拟输入端口的负端/DAC全部接地，保证dSPACE输出和采集的信号准确。
[0017]以上所述仅为本实用新型的优选实例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡对本实用新型所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种磁流变半主动悬架控制原型开发的硬件在环试验台，其特征在于:包括上位机(I)、实时仿真平台dSPACE (2)、信号处理电路(3)和电流驱动器(4)，所述上位机(I)与实时仿真平台dSPACE (2)通过网线连接，所述实时仿真平台dSPACE (2)通过信号屏蔽线分别与信号处理电路(3)和电流驱动器(4)连接；所述实时仿真平台dSPACE (2)由磁流变减振器模型(21)、Carsim整车模型(22)和减振器控制模型(23)构成。
2.根据权利要求1所述的磁流变半主动悬架控制原型开发的硬件在环试验台，其特征在于:所述的实时仿真平台dSPACE (2)中的Carsim整车模型(22)实时发出车辆运动信号，车辆运动信号经处理后输入到减振器控制模型(23 )，减振器控制模型(23 )根据输入信号产生相应的控制信号，控制信号经电流驱动器(4)和磁流变减振器模型(21)计算后得到相应的阻尼力并将其反馈给Carsim整车模型(22);通过上位机(I)实时的监测Carsim整车模型(22)的运动状态，并实时的对减振器控制模型(23)进行修改。
【文档编号】G01M17/04GK203837927SQ201320860085
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2013年12月25日 优先权日:2013年12月25日
【发明者】李静, 禚帅帅, 王子涵, 曹振, 周瑜 申请人:吉林大学