基于PXI平臺的ESP系統(tǒng)性能測試方案

　　信號采集/產(chǎn)品測試

　　挑戰(zhàn)：

　　電子穩(wěn)定系統(tǒng)（Electroni-c Stability Program， 簡稱ESP，下同）實車道路試驗不僅對場地要求十分苛刻，實驗過程具有相當(dāng)?shù)奈ｋU性，而且所需測量的信號較多。實驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)不僅要能夠采集各種信號，還要能夠在惡劣的測試環(huán)境中（如沖擊、震動、高溫、高濕度等）穩(wěn)定可靠的工作。

　　應(yīng)用方案：

　　面對ESP系統(tǒng)試驗苛刻的測試環(huán)境、眾多的測試信號，基于NI PXI和LabVIEW的測試平臺，我們在較短的時間內(nèi)快速融合了模擬信號、數(shù)字信號、CAN、串口等多種信號采集與處理。NI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在海南試驗場成功完成了ESP試驗過程的數(shù)據(jù)采集，保證了試驗的順利進行。

　　使用的產(chǎn)品：

　　LabVIEW 2009軟件開發(fā)平臺

　　PXI-1042Q 8 槽PXI機箱

　　PXI-8106 嵌入式實時控制器

　　PXI-6251 M系列數(shù)據(jù)采集卡

　　PXI-6259 M系列數(shù)據(jù)采集卡

　　PXI-8430 串口卡

　　PXI-6608 數(shù)字IO模塊

　　PXI-8512 CAN卡

　　概述

　　汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)可以輔助駕駛員對車輛的動力學(xué)特性進行控制，通過控制車輪的制動力和發(fā)動機的輸出力矩來控制汽車的橫擺角速度并將側(cè)偏角限制在一定范圍內(nèi)，從而協(xié)助駕駛員在極限工況下保持汽車的穩(wěn)定性，防止車輛出現(xiàn)失穩(wěn)危險。

　　近年來，隨著人們對車輛主動安全性要求的提高和各國相應(yīng)安全法規(guī)的推動，ESP系統(tǒng)在汽車上的標(biāo)準(zhǔn)裝配率迅速提高，博世、大陸等國外汽車電子產(chǎn)品供應(yīng)商均具備了ESP系統(tǒng)的批量化供貨能力并占據(jù)了市場的主要份額。

　　國內(nèi)ESP系統(tǒng)的研究起步較晚，大多停留在理論控制研究與硬件在環(huán)仿真階段，國內(nèi)整車及零部件廠商大多直接采用博世、大陸、TRW等的ESP系統(tǒng)與自主開發(fā)的整車相匹配。

　　相對于國內(nèi)ESP系統(tǒng)策略的研究，ESP系統(tǒng)性能測試評價方法的研究基本空白，大多數(shù)驗證實驗均參考國外零部件商或相應(yīng)機構(gòu)的試驗方法或直接將測試試驗委托供應(yīng)商實施。目前，國內(nèi)汽車行業(yè)尚無形成統(tǒng)一的ESP測試標(biāo)準(zhǔn)，這使得國內(nèi)整車廠商很難系統(tǒng)合理的評價ESP控制性能，更無法根據(jù)試驗的結(jié)果在產(chǎn)品設(shè)計階段對汽車電子供應(yīng)商提出完善的產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)要求，大大增加了整車廠商與汽車電子供應(yīng)商的底盤電控系統(tǒng)匹配設(shè)計周期和研發(fā)成本。

　　鑒于上述情況，課題組結(jié)合當(dāng)前的研究基礎(chǔ)，提出一套汽車底盤電控系統(tǒng)性能評價和實驗測試流程規(guī)范并構(gòu)建了一個用于ESP系統(tǒng)試驗測試的測控系統(tǒng)平臺。

　　ESP系統(tǒng)測試平臺

　　課題組搭建的ESP系統(tǒng)測試平臺主要包括三大部分：1. ESP試驗測試流程規(guī)范；2. 試驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；3. 試驗評價標(biāo)準(zhǔn)。

　　

　　圖1 ESP系統(tǒng)測試平臺架構(gòu)

　　試驗測試流程規(guī)范規(guī)定了ESP測試所需的試驗項目、試驗?zāi)康?、測試變量和儀器、試驗條件、試驗方法，以及實驗數(shù)據(jù)處理方法。

　　試驗評價標(biāo)準(zhǔn)作為電控系統(tǒng)以及整車性能評定的指南，從汽車相關(guān)基本理論出發(fā)，規(guī)定了性能好壞評定的方法與相應(yīng)原理。

　　試驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括試驗中測量所需變量（車輛參數(shù)和運動狀態(tài)）的傳感器及其數(shù)據(jù)采集卡和相關(guān)軟件。試驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)性能好壞在一定程度上決定了整個測試系統(tǒng)能否準(zhǔn)確評價整車性能以及ESP系統(tǒng)的優(yōu)劣。

　　ESP作為最新一代汽車主動安全系統(tǒng)，ESP是基于汽車動力學(xué)對汽車臨界失穩(wěn)狀態(tài)下施加準(zhǔn)確控制來提高汽車穩(wěn)定性的系統(tǒng)。因此為了驗證ESP系統(tǒng)的性能，就需要大量實車試驗。完成試驗數(shù)據(jù)采集將面臨兩大難題：一是，測試設(shè)備眾多（GPS、陀螺儀、非接觸式光電測速儀、輪速傳感器、壓力傳感器、觸發(fā)器等），二是，測試環(huán)境惡劣（沖擊、震動、高溫、高濕度等）。通過調(diào)研，我們選擇了NI PXI和LabVIEW的測試平臺。

　　
　　圖2 ESP數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)界面

　　
　　圖3 ESP數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)PXI機箱

　　

　　圖5 ESP單移線試驗車輛軌跡

　　
　　圖6 ESP單移線試驗輪缸制動壓力

　　結(jié)論

　　ESP是未來汽車主動安全系統(tǒng)發(fā)展的一大方向，ESP實車道路試驗不僅是ESP控制系統(tǒng)優(yōu)劣的最終評判手段，ESP實車道路試驗在ESP控制算法開發(fā)階段也具有一定的指導(dǎo)意義。

　　基于PXI系統(tǒng)良好的可擴展性，我們快速搭建了ESP系統(tǒng)性能試驗的測試平臺，在極端苛刻的試驗環(huán)境下，測試系統(tǒng)準(zhǔn)確有效的采集了ESP系統(tǒng)試驗的測試信號，大大推動了863計劃底盤控制系統(tǒng)的研究，為我們自主底盤電控系統(tǒng)進一步的完善提供了有力的支撐。