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汽车电子半实物仿真平台的研究

2020-12-06阅读(173)

汽车电子半实物仿真平台的研究

论文摘要

传统汽车电子控制单元的开发采用串行开发模式,这种模式开发周期较长。随着现代汽车电控系统功能越来越复杂,产品更新越来越快,串行开发模式已难以满足开发要求。为解决该问题,目前多采用V模式开发流程。半实物仿真,又称硬件在环（Hardware-In-Loop,HIL）仿真,是一种将系统某些部分以实物的形式引入仿真环节进行试验的技术,它兼有纯仿真的高效性和实物试验的准确性,是V模式开发流程的关键技术。因此对半实物仿真技术的研究具有重要的现实意义。课题组将半实物仿真思想引入试验教学环节,旨在搭建试验教学用汽车电子半实物仿真平台,开拓试验教学新途径,同时对汽车电控系统控制逻辑和算法进行初步研究。本文工作围绕捷达1.6AT轿车的制动防抱死系统（Anti-lock Braking System,ABS）、发动机和自动变速器的电控系统展开.对所要搭建的平台进行了总体设计,针对其试验教学用目的设置了相应的试验环节。在不破坏原车线束的前提下,设计了原车线束与车载电脑接口电路板,为后续试验环节提供了便利。在Protel DXP开发环境下对平台硬件系统进行了原理设计、电路仿真和PCB印制电路板设计,搭建了平台硬件系统.在Simulink仿真建模环境下建立ABS、发动机和自动变速器的半实物仿真模型,利用Matlab提供的串口通讯函数编写C-Mex通讯模块S函数供仿真模型调用,以实现半实物仿真模型与平台硬件系统之间的数据通讯。本课题成功开发了试验教学用汽车电子半实物仿真平台,该平台能够模拟汽车传感器信号、执行器驱动信号,能够精确采集汽车传感器信号,利用蓝牙无线通讯与上位机半实物仿真模型进行实时数据交换。利用本平台进行试验教学演示,学生能够直观地观察汽车电控系统控制原理和工作过程,同时学生可以根据需要合理地改变仿真模型的参数,从而仿真不同车型和不同使用工况。加上友好的上位机界面,本系统非常适合于试验教学环节。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 半实物仿真技术的发展过程及国内外发展动态
  • 1.3 半实物仿真技术的应用状况
  • 1.3.1 V模式开发方法
  • 1.3.2 目前主流的半实物仿真解决方案
  • 1.3.3 半实物仿真在汽车电控系统开发中的应用
  • 1.4 本文的主要内容和创新点
  • 1.4.1 本文的主要内容
  • 1.4.2 本文的创新点
  • 2 汽车电子半实物仿真平台的总体设计
  • 2.1 平台的总体设计方案
  • 2.2 平台的教学试验设计
  • 2.3 平台的总体设计
  • 2.3.1 硬件系统的总体设计
  • 2.3.2 仿真模型的总体设计
  • 2.4 本章小结
  • 3 捷达1.6 AT轿车电控系统研究及参数准备
  • 3.1 捷达1.6 AT轿车电控系统研究
  • 3.1.1 ABS电控系统
  • 3.1.2 发动机电控系统
  • 3.1.3 自动变速器电控系统
  • 3.2 参数准备
  • 3.3 本章小结
  • 4 汽车电子半实物仿真平台的硬件设计
  • 4.1 基于ARM微处理器的硬件电路设计概述
  • 4.2 系统主电路
  • 4.2.1 电源电路
  • 4.2.2 复位电路
  • 4.2.3 系统时钟电路
  • 4.3 信号采集电路
  • 4.3.1 制动主缸油压传感器信号采集
  • 4.3.2 制动踏板信号采集
  • 4.3.3 发动机转速传感器信号采集
  • 4.3.4 节气门开度传感器信号采集
  • 4.3.5 进气歧管绝对压力传感器信号采集
  • 4.3.6 冷却水温度传感器信号采集
  • 4.3.7 进气温度传感器信号采集
  • 4.4 信号模拟电路
  • 4.4.1 轮速传感器信号模拟
  • 4.4.2 节气门开度传感器信号模拟
  • 4.4.3 进气歧管绝对压力传感器信号模拟
  • 4.4.4 进气温度传感器信号模拟
  • 4.5 蓝牙无线通讯电路
  • 4.6 关键电路的性能仿真
  • 4.6.1 电源模块性能仿真
  • 4.6.2 滤波电路性能仿真
  • 4.6.3 信号放大电路性能仿真
  • 4.6.4 转速信号前端处理电路性能仿真
  • 4.7 硬件抗干扰措施
  • 4.8 本章小结
  • 5 汽车电子半实物仿真平台的软件设计
  • 5.1 基于ADS1.2开发环境的软件设计概述
  • 5.2 数据采集程序
  • 5.2.1 模拟信号数据采集程序
  • 5.2.2 频率信号数据采集程序
  • 5.3 信号模拟程序
  • 5.4 模型控制算法程序
  • 5.5 蓝牙无线通讯程序
  • 5.5.1 底层驱动程序
  • 5.5.2 通讯协议
  • 5.6 软件参数的标定
  • 5.7 软件抗干扰措施
  • 5.8 本章小结
  • 6 汽车电子半实物仿真平台半实物仿真模型的建立
  • 6.1 基于Matlab/Simulink开发环境的建模概述
  • 6.1.1 Matlab/Simulink建模仿真环境
  • 6.1.2 利用 S函数构建串口通讯模块
  • 6.1.3 Gauges Blockset工具箱
  • 6.2 ABS半实物仿真模型的建立
  • 6.3 发动机半实物仿真模型的建立
  • 6.4 自动变速器半实物仿真模型的建立
  • 6.5 本章小结
  • 7 试验及结果分析
  • 7.1 试验概述
  • 7.2 ABS特性试验
  • 7.3 发动机特性试验
  • 7.3.1 发动机喷油特性试验
  • 7.3.2 发动机点火提前角特性试验
  • 7.3.3 冷却水温度影响试验
  • 7.3.4 进气温度影响试验
  • 7.3.5 发动机电控系统传感器特性测试试验
  • 7.4 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
  • 致谢

    • 相关论文文献

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