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，主要包括以下幾個方面：

發(fā)動機(jī)

帶扭矩變換器的減速箱和兩級可換檔變速箱

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

轉(zhuǎn)向模型

制動和ABS系統(tǒng)

輪胎壓力監(jiān)控系統(tǒng)

確保實時性能

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

模型的實時能力通過兩種主要機(jī)制實現(xiàn)。一方面，采用獨一無二的、徹底符號式的預(yù)處理。在代碼生成期間，SimulationX對整個系統(tǒng)模型的物理和數(shù)學(xué)方程式進(jìn)行自動預(yù)處理。通過解答并代入方程式，簡化在一次計算中多次出現(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時代碼。另一方面，若干分析方法例如固有頻率和振動模式，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，從而滿足所有計算時間要求。

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

傳動系統(tǒng)模型范例

傳動系統(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)程度實現(xiàn)。從發(fā)動機(jī)的角度，基于地圖的模型足以精確地描述發(fā)動機(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。

在本項目中，我們用實際噴油控制系統(tǒng)驗證了此模型部分。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器模型，這些模型摩擦特性實現(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間等建模都成為可能。這個步驟很有意義，因為憑借不同的制動器和離合器扭矩，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行。，剩余傳動系統(tǒng)模型包括了傳動軸的彈性，因此它可以進(jìn)行典型的傳動系統(tǒng)振動。根據(jù)轉(zhuǎn)向角度不同，每個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車輪速度。

除了控制器輸出信號之外，傳動系統(tǒng)模型還處理制動系統(tǒng)模型所提供的制動扭矩，并將其運用到車輪上。傳動系統(tǒng)的速度傳感器輸出為各個ECU提供支持，但由于它們的信號頻率過高，很難由實時模型生成，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

所示模型在實時系統(tǒng)的一個處理器內(nèi)核上運行，周期為0.1 ms。因此，模型所占的處理器內(nèi)核計算資源不到20%。

試驗自動化

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

對于此應(yīng)用，我們使用TraceTronic ECU-TEST的試驗自動化環(huán)境。此工具用來指定、實施、執(zhí)行和記錄試驗結(jié)果。

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

ECU-TEST中實現(xiàn)的回歸試驗涵蓋了所需驗證水平的整個帶寬，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，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。這有助于將試驗工作量降至先前工作量的15%，試驗深度明顯提升。

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)，制造商會對所有的ECU進(jìn)行集成和聯(lián)合試驗，確保它們能夠一開始就正確地安裝到車輛上。

新型的HIL試驗平臺是國際標(biāo)準(zhǔn)硬件與軟件組件的獨特組合。因此，客戶可得到由HIL試驗平臺、定制實時模型和高度自動化試驗環(huán)境所組成的定價優(yōu)化、高度可擴(kuò)展驗證框架。此組合有助于制造商以高性價比的優(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)路中的實時模型，AMPV的ECU網(wǎng)絡(luò)能夠快速驗證，并提供優(yōu)化整個系統(tǒng)的集成方法。在本項目中，與非HIL試驗方法相比，此試驗工作量減少了85%，同時試驗深度明顯提升。

結(jié)果

使用NI實時硬件和NI VeriStand軟件，我們卓有成效地完成模型開發(fā)和HIL試驗臺集成。我們利用模型、試驗臺軟件和硬件之間界限清晰的接口，并行執(zhí)行所有三個領(lǐng)域的開發(fā)活動。NI VeriStand的簡短學(xué)習(xí)曲線幫助我們快速建立與運行HIL試驗系統(tǒng)。可擴(kuò)展環(huán)境確保我們能夠擴(kuò)展HIL試驗系統(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，可以更改配置。NI VeriStand與實時及FPGA硬件的固有集成使試驗系統(tǒng)能夠滿足所需的定時要求，并能在將來進(jìn)行試驗擴(kuò)展。