裝甲越野車內(nèi)置系統(tǒng)進(jìn)行仿真和測試

測試系統(tǒng)的ECU與模型相互作用

在本項(xiàng)目中，我們利用SimulationX對所有與車輛控制器交互的物理元件進(jìn)行了建模，主要包括以下幾個(gè)方面：

發(fā)動(dòng)機(jī)

帶扭矩變換器的減速箱和兩級可換檔變速箱

傳動(dòng)系統(tǒng)，配備可鎖定和自解鎖差速器、四輪驅(qū)動(dòng)，在連接ABS和轉(zhuǎn)向傳感器的情況下轉(zhuǎn)彎時(shí)所用的車輪調(diào)速

轉(zhuǎn)向模型

制動(dòng)和ABS系統(tǒng)

輪胎壓力監(jiān)控系統(tǒng)

確保實(shí)時(shí)性能

與專為實(shí)時(shí)能力設(shè)計(jì)的預(yù)配置黑盒子解決方案相比，為具體任務(wù)定制或者從其他實(shí)時(shí)模型得出的物理模型一般不能執(zhí)行實(shí)時(shí)任務(wù)。它們的實(shí)時(shí)性能由建模人員在開發(fā)模型時(shí)保證。

模型的實(shí)時(shí)能力通過兩種主要機(jī)制實(shí)現(xiàn)。一方面，采用獨(dú)一無二的、徹底符號式的預(yù)處理。在代碼生成期間，SimulationX對整個(gè)系統(tǒng)模型的物理和數(shù)學(xué)方程式進(jìn)行自動(dòng)預(yù)處理。通過解答并代入方程式，簡化在一次計(jì)算中多次出現(xiàn)的表達(dá)式，以及完全除去不影響指定接口信號的數(shù)量的計(jì)算（例如內(nèi)部結(jié)果變量），來簡化系統(tǒng)。所有這些都不需要用戶參與；通過與其他代碼優(yōu)化措施配合，可獲得非常高效的實(shí)時(shí)代碼。另一方面，若干分析方法例如固有頻率和振動(dòng)模式，以及能源分布和性能分析等，在模型-性能優(yōu)化過程中為用戶提供輔助，從而滿足所有計(jì)算時(shí)間要求。

一般來說，為此項(xiàng)目開發(fā)的SimulationX模型具有卓越的性能。例如，在一個(gè)處理器核上，即使模型實(shí)現(xiàn)了相對較高的采樣速率，整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)模型也只需要20%的計(jì)算能力。

傳動(dòng)系統(tǒng)模型范例

傳動(dòng)系統(tǒng)中的組件模型按照相關(guān)ECU的I/O要求，以不同的細(xì)節(jié)程度實(shí)現(xiàn)。從發(fā)動(dòng)機(jī)的角度，基于地圖的模型足以精確地描述發(fā)動(dòng)機(jī)的行為。然而，噴油系統(tǒng)執(zhí)行器要求提供從控制輸入到位置傳感器以及參數(shù)化的精確設(shè)備建模。

在本項(xiàng)目中，我們用實(shí)際噴油控制系統(tǒng)驗(yàn)證了此模型部分。對齒輪箱和扭矩變換器進(jìn)行了物理建模，其中包含離合器和制動(dòng)器模型，這些模型摩擦特性實(shí)現(xiàn)參數(shù)化。這使得齒輪更換，和換檔期間的過渡行為，例如速度梯度和齒輪更換時(shí)間等建模都成為可能。這個(gè)步驟很有意義，因?yàn)閼{借不同的制動(dòng)器和離合器扭矩，齒輪箱執(zhí)行器不僅可以以開/關(guān)方式，而且以中間步驟方式運(yùn)行。，剩余傳動(dòng)系統(tǒng)模型包括了傳動(dòng)軸的彈性，因此它可以進(jìn)行典型的傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)。根據(jù)轉(zhuǎn)向角度不同，每個(gè)車輪的曲線半徑均不同，因此在轉(zhuǎn)彎期間，傳感器能夠探測到各個(gè)車輪速度。

除了控制器輸出信號之外，傳動(dòng)系統(tǒng)模型還處理制動(dòng)系統(tǒng)模型所提供的制動(dòng)扭矩，并將其運(yùn)用到車輪上。傳動(dòng)系統(tǒng)的速度傳感器輸出為各個(gè)ECU提供支持，但由于它們的信號頻率過高，很難由實(shí)時(shí)模型生成，而改由FPGA產(chǎn)生。模型只能提供通過傳感器的輪齒的脈沖頻率

所示模型在實(shí)時(shí)系統(tǒng)的一個(gè)處理器內(nèi)核上運(yùn)行，周期為0.1 ms。因此，模型所占的處理器內(nèi)核計(jì)算資源不到20%。

試驗(yàn)自動(dòng)化

為了充分利用HIL試驗(yàn)評臺(tái)，我們需要一個(gè)靈活的的試驗(yàn)自動(dòng)化環(huán)境。由于KMW 內(nèi)部開發(fā)需要多種回歸試驗(yàn)，出于質(zhì)量和成本原因，自動(dòng)化試驗(yàn)是必不可少的。

對于此應(yīng)用，我們使用TraceTronic ECU-TEST的試驗(yàn)自動(dòng)化環(huán)境。此工具用來指定、實(shí)施、執(zhí)行和記錄試驗(yàn)結(jié)果。

通過在相關(guān)試驗(yàn)環(huán)境中改變不同開發(fā)階段的信號映射，試驗(yàn)案例的可重用性節(jié)約了用戶的寶貴時(shí)間，試驗(yàn)采用可視化設(shè)計(jì)，無需編輯源代碼。

ECU-TEST中實(shí)現(xiàn)的回歸試驗(yàn)涵蓋了所需驗(yàn)證水平的整個(gè)帶寬，范圍從模擬ECU輸入和觀察CAN上的相關(guān)響應(yīng)等低水平試驗(yàn)，到故障管理和故障確認(rèn)等相互作用及復(fù)雜功能的試驗(yàn)。這有助于將試驗(yàn)工作量降至先前工作量的15%，試驗(yàn)深度明顯提升。

益處

生產(chǎn)先進(jìn)、高度保護(hù)、相對輕質(zhì)，并且具有多種新功能的多用途車輛只復(fù)雜的聯(lián)網(wǎng)ECU來生產(chǎn)。車輛制造商負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)，包含車輛、內(nèi)部開發(fā)ECU，以及從外部供應(yīng)商處獲得的ECU。為了很好的完成任務(wù)，制造商會(huì)對所有的ECU進(jìn)行集成和聯(lián)合試驗(yàn)，確保它們能夠一開始就正確地安裝到車輛上。

新型的HIL試驗(yàn)平臺(tái)是國際標(biāo)準(zhǔn)硬件與軟件組件的獨(dú)特組合。因此，客戶可得到由HIL試驗(yàn)平臺(tái)、定制實(shí)時(shí)模型和高度自動(dòng)化試驗(yàn)環(huán)境所組成的定價(jià)優(yōu)化、高度可擴(kuò)展驗(yàn)證框架。此組合有助于制造商以高性價(jià)比的優(yōu)化方式，集成不同的車輛ECU。由此客戶也能夠充分利用可擴(kuò)展性和I/O靈活性的優(yōu)勢。憑借環(huán)路中的實(shí)時(shí)模型，AMPV的ECU網(wǎng)絡(luò)能夠快速驗(yàn)證，并提供優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)的集成方法。在本項(xiàng)目中，與非HIL試驗(yàn)方法相比，此試驗(yàn)工作量減少了85%，同時(shí)試驗(yàn)深度明顯提升。

結(jié)果

使用NI實(shí)時(shí)硬件和NI VeriStand軟件，我們卓有成效地完成模型開發(fā)和HIL試驗(yàn)臺(tái)集成。我們利用模型、試驗(yàn)臺(tái)軟件和硬件之間界限清晰的接口，并行執(zhí)行所有三個(gè)領(lǐng)域的開發(fā)活動(dòng)。NI VeriStand的簡短學(xué)習(xí)曲線幫助我們快速建立與運(yùn)行HIL試驗(yàn)系統(tǒng)。可擴(kuò)展環(huán)境確保我們能夠擴(kuò)展HIL試驗(yàn)系統(tǒng)，以滿足將來的需要。NI VeriStand的重新配置非常簡便，這樣當(dāng)試驗(yàn)要求發(fā)生變化，例如，當(dāng)信號和模型需要重新定線以進(jìn)行調(diào)試時(shí)，可以更改配置。NI VeriStand與實(shí)時(shí)及FPGA硬件的固有集成使試驗(yàn)系統(tǒng)能夠滿足所需的定時(shí)要求，并能在將來進(jìn)行試驗(yàn)擴(kuò)展。