基于TSMaster的MIL/HIL仿真開(kāi)發(fā)（空簧和連續(xù)阻尼控制篇）

#01適用范圍

本文適用于ASU或CDC的算法開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證，尤其適用于控制器底層軟件也自主開(kāi)發(fā)或可控的用戶，不適用于整套系統(tǒng)完全黑盒的測(cè)試用戶。因此，本文HIL的測(cè)試對(duì)象為控制器本身而非整套懸架系統(tǒng)。

#02

仿真前提

滿足ASU&CDC的MIL/HIL測(cè)試須要滿足如下條件

1.建立CDC物理模型，即CDC速度 - 電流 - 力圖譜。通常由第三方激振臺(tái)或CDC供應(yīng)商提供，參考如下。

2.建立空簧本體、管路、閥體以及儲(chǔ)氣罐等物理仿真模型，甲方提供ASU氣路原理圖以及簧體本身的物理參數(shù)。提供ASU實(shí)物以及可控制各個(gè)閥體/電機(jī)動(dòng)作的A2L文件。

3.匹配控制器的I/O接口。

?供電

?CAN

?速度和加速度傳感器（通常為PSI5或PWM）

?采集ASU&CDC電磁閥電流

4.動(dòng)力學(xué)可用第三方商業(yè)軟件，推薦CarSim。

5.實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)。

6.部分底層軟件匹配，例如bypass內(nèi)部氣壓傳感器。

#03

SIL/HIL仿真實(shí)施

基于ASU&CDC的物理模型，匹配CarSim動(dòng)力學(xué)軟件，在Simulink環(huán)境中即可完成SIL仿真，此處不作為重點(diǎn)展開(kāi)。

完成HIL仿真的前提條件是具備一套實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)。通常一套HIL仿真系統(tǒng)需要由上位機(jī)、硬實(shí)時(shí)下位機(jī)、相關(guān)機(jī)箱和板卡等組成。這套系統(tǒng)往往是復(fù)雜的或者說(shuō)不平易近人的。

TSMaster提供的解決方案是在Windows系統(tǒng)里建立軟實(shí)時(shí)仿真環(huán)境用于運(yùn)行動(dòng)力學(xué)模型。通過(guò)CAN總線接口以及支持CAN接口的I/O板卡（例如通過(guò)CAN總線控制的PSI5板卡）完成I/O匹配，并通過(guò)內(nèi)存與動(dòng)力學(xué)軟件實(shí)時(shí)交互。此外，TSMaster本身已具備測(cè)試用例管理，執(zhí)行以及后處理能力，至于CAN總線仿真，更不用詳述了。

那么參考ASU&CDC的I/O接口須要完成如下準(zhǔn)備：

1.筆記本電腦：部署TSMaster和CarSim。

2.CAN工具：可以選擇例如TC1014等工具。

3.電源&線束：電源用于對(duì)被測(cè)件供電；相關(guān)線束連接通常使用BOB。

4.PSI5模擬板卡：通過(guò)CAN指令控制。

5.板卡以及線束改造：獲取電磁閥動(dòng)作狀態(tài)（通常通過(guò)采集電流）。

針對(duì)上述4和5兩條，如果甲方具備底軟能力，就可以通過(guò)私有CAN將傳感器信號(hào)傳入，將電磁閥電流信號(hào)或者驅(qū)動(dòng)狀態(tài)位通過(guò)CAN傳出，整套測(cè)試系統(tǒng)就可以相應(yīng)變得更為簡(jiǎn)潔。那么一套仿真系統(tǒng)也將會(huì)變得如下圖一樣簡(jiǎn)潔。

#04

案例分享

參考二/三章節(jié)，基于甲方提供的必要的信息輸入，進(jìn)行底層軟件匹配，進(jìn)而完成測(cè)試仿真系統(tǒng)搭建，參見(jiàn)下圖。

基于此可以完成大量的測(cè)試仿真驗(yàn)證，以下是ASU和CDC測(cè)試內(nèi)容的簡(jiǎn)要匯總。

以下為典型的測(cè)試工況舉例：

1.CDC減速帶工況

HIL測(cè)試數(shù)據(jù)能較好地模擬實(shí)車狀態(tài)，減振器高度波形和幅值吻合度較高，且能準(zhǔn)確識(shí)別減速帶的位置。

2.CDC短波路面工況

HIL測(cè)試數(shù)據(jù)也較好地體現(xiàn)了整車測(cè)試狀態(tài)，減振器行程波形和幅值有良好的一致性。

3.ASU蓄壓氣充氣工況

仿真結(jié)果為充氣120s，蓄壓器氣壓從7.9bar提高到了11.27bar，比較符合實(shí)際情況。

4.ASU壓縮機(jī)舉升工況

通過(guò)壓縮機(jī)舉升20s，前后軸分別舉升23.9mm和21.9mm，也比較符合實(shí)際。此外，還準(zhǔn)確模擬出了充氣瞬間車輛短時(shí)輕微下降的狀態(tài)（因?yàn)榇藭r(shí)管路氣壓較低，且壓縮機(jī)充氣相對(duì)較慢）。

5.ASU蓄壓氣舉升工況

蓄壓器舉升相對(duì)于前述的壓縮機(jī)要迅速很多，舉升5s便可使前后軸分別舉升32.6mm和19.6mm，而且充氣瞬間也未出現(xiàn)壓縮機(jī)工況中車身下降的情況，所以模擬狀態(tài)和實(shí)際較為吻合。

#05

后記與個(gè)人觀點(diǎn)

根據(jù)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)可以得出以下結(jié)論：

1.目前基于模型的開(kāi)發(fā)可以在算法開(kāi)發(fā)的中前期提高開(kāi)發(fā)效率。

2.不推薦不具備底層軟件能力的客戶使用該技術(shù)路徑。

3.目前可提供章節(jié)三中4和5兩條解決方案，但更為推薦使用案例分享中的極簡(jiǎn)方案（即通過(guò)CAN交互閥體狀態(tài)、高度、加速度信息）。

4.能滿足測(cè)試需求且高效簡(jiǎn)潔的HIL系統(tǒng)將成為仿真的主流。單純堆砌硬件，追求極致物理性能往往會(huì)適得其反。因此，針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景選擇合適的技術(shù)路徑往往更為重要。