總線式車身控制系統(tǒng)的規(guī)則化建模方法
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汽車車身上安裝的電子器件和設(shè)備不斷增多，例如：電動座椅、電動門窗、可開式車頂、可調(diào)式轉(zhuǎn)向盤、空調(diào)系統(tǒng)等；還有各種車燈、雨刮器、電動門鎖、除霜器、后視鏡、喇叭、各種指示燈及各種數(shù)字式儀表（轉(zhuǎn)速表、車速表、水溫表、油量表）等。車用電子控制系統(tǒng)、傳感器、執(zhí)行機構(gòu)和電線的數(shù)量也不斷增加。汽車車身控制系統(tǒng)的功能是實現(xiàn)對車身上各種器件方便靈活地綜合控制。
在傳統(tǒng)的車身控制系統(tǒng)中，采用線束通過點對點的方式實現(xiàn)各種電子器件之間的相互連接和對其進行直接控制。但是隨著器件的增加，使汽車內(nèi)部的線束日益復雜、車內(nèi)可利用空間變得越來越小，且由于線路復雜、故障率增加，造成汽車的制造成本提高，設(shè)計和維護難度也不斷增加，可靠性卻大大降低。如何對車身控制系統(tǒng)進行改造，解決上述遇到的問題，受到越來越多國內(nèi)外汽車業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注。
二、總線式車身控制系統(tǒng)
傳統(tǒng)的車身控制系統(tǒng)中的線束不僅用來傳遞信號，而且借助于線束及繼電器和開關(guān)的觸點來實現(xiàn)各種器件之間的控制邏輯。由于各種器件分散在車身的各個部位，因此車身控制系統(tǒng)更適合采用分布式控制系統(tǒng)來構(gòu)建。
新型的車身控制系統(tǒng)采用1根總線來代替繁雜的點對點的線束，引入軟硬件相結(jié)合的智能控制節(jié)點來構(gòu)建車身控制系統(tǒng)。其方法是把各種器件連接到分布于車身中的多個智能控制節(jié)點上，每個智能控制節(jié)點都是擁有一定計算和存儲資源的嵌入式處理單元。智能控制節(jié)點通過總線連接在一起，通過智能控制節(jié)點中的軟件來實現(xiàn)對各種器件的綜合控制，也即用軟件邏輯取代傳統(tǒng)車身控制系統(tǒng)中的硬件邏輯，具有更好的靈活性和易維護性。
CAN是被廣泛應(yīng)用于汽車中的一種總線技術(shù)，采用CAN總線技術(shù)構(gòu)建車身控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)平臺，以串行結(jié)構(gòu)的總線代替并行結(jié)構(gòu)的線束，實現(xiàn)分布式多路傳輸，可方便地實現(xiàn)各部件之間的信息交互和共享；同時集成實時診斷、測試和故障報警等多種功能；并能通過信息屏直接給出故障位置，便于維護；任意增減功能而不會影響其它部分的工作。采用CAN總線技術(shù)構(gòu)建車身控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)平臺是未來的發(fā)展方向。
但如何設(shè)計和開發(fā)車身控制系統(tǒng)軟件，建立便于使用的、規(guī)范化的建模和設(shè)計方法及相應(yīng)的開發(fā)平臺是需要解決的關(guān)鍵問題。
三、自動機模型建模分析
車身控制系統(tǒng)的狀態(tài)體現(xiàn)為各種器件的狀態(tài)，器件狀態(tài)的改變是由用戶操作、傳感器檢測等觸發(fā)的離散事件驅(qū)動，從而導致系統(tǒng)狀態(tài)動態(tài)演化。車身控制系統(tǒng)是個典型的離散事件控制系統(tǒng)，通常采用有限自動機模型進行建模。典型的有限自動機表示為一個五元組
A=（S，E，η，y0，Sm）（1）
式中S為狀態(tài)集，E為事件集，η為狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù)，y0為初始狀態(tài)，Sm為終止狀態(tài)集。
S是個非空集合，y0∈S，SmAS，并且η：S×E→S。其含義是：若e∈E，s1∈S，s2∈S，當事件e發(fā)生時，系統(tǒng)的狀態(tài)由s1轉(zhuǎn)變?yōu)閟2，η將S與E的乘積映射到S。
用有限自動機模型對車身控制系統(tǒng)進行建模，首先要確定系統(tǒng)的S，其次要給出系統(tǒng)的η。車身控制系統(tǒng)中涉及的器件多，并且器件的狀態(tài)數(shù)目也較多，如果直接對整個系統(tǒng)進行建模，系統(tǒng)的狀態(tài)空間S將會很龐大。
假設(shè)器件個數(shù)為20，每個器件的狀態(tài)數(shù)為3，車身控制系統(tǒng)的狀態(tài)由所有器件的狀態(tài)決定，則系統(tǒng)的狀態(tài)為所有器件狀態(tài)的組合，對應(yīng)的狀態(tài)數(shù)為320，狀態(tài)空間非常龐大。再考慮η可用狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣、狀態(tài)轉(zhuǎn)移表或狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的形式表示，三者具有等價性，可互相轉(zhuǎn)換。以狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣為例，用行表示狀態(tài)機所處的當前狀態(tài)，列表示將要到達的下一個狀態(tài)，行列交叉處表示觸發(fā)事件，則得到的是320×320的矩陣，狀態(tài)空間更加龐大。
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