3、 車輛實時模型的建立

　　3.1、Tesis DYNAware的車輛模型

　　NI VeriStand支持第三方軟件DYNAware生成的模型文件。DYNAware是Tesis公司開發的一款全面高效的車輛動力學仿真軟件，從電腦上的汽車概念設計，到汽車動力學控制器與硬件結合的硬件在環試驗環境，都可以通過其達到很好的效果，仿真結果可以通過DYNAanimation軟件在顯示器上實時顯示。在德國幾乎所有的汽車制造商都在使用DYNAware的產品，世界范圍內也非常流行，基于不同的需求為生產廠家和零部件供應商提供了適當的仿真軟件包。通過在圖形化界面中設置參數，簡潔直觀地完成建模。建模對象包括整車尺寸、輪胎、前后軸、懸架、發動機、傳動系、空氣動力學等模型，可以建立多達幾十個自由度的車輛動力學模型，很好地反應車輛在各種工況條件下的動力學特性。

　　車輛總體尺寸建模

輪胎特性建模

　　3.2、EHB控制器模型

　　EHB控制器模型首先接受車輛模型傳來的縱向加速度和輪速，估計參考車速。同時接受方向盤轉角，橫擺角速度、側向加速度，利用估計的參考車速估計質心側偏角。汽車穩定行駛時，目標制動力矩與制動踏板位移成比例關系。汽車失穩時，EHB系統主要的控制對象是汽車的橫擺角速度和質心側偏角。其中橫擺角速度控制模塊采用PD控制方法，控制實際橫擺角與理想二自由度橫擺角之間的偏差，輸出為目標制動力矩。質心側偏角控制采用門限值控制方法，根據超出門限的程度施加制動力矩。根據車輛運動狀態協調上述三種模式下的輸出量得到目標制動力矩。調用制動力矩—輪缸壓力模塊，計算出目標輪缸壓力，再轉入開關電磁閥數字PID控制模塊，輸出電磁閥的占空比。此外，根據高壓蓄能器設定壓力及HCU的工作狀態輸出泵電機的占空比，控制框圖如下圖所示：

　　EHB控制器模型

　　EHB控制器模型在Simulink/Stateflow環境下建模，與上述DYNAware中模型實現無縫集成。模型采用固定步長常微分方程求解器，通過Real-Time Workshop轉化為VeriStand支持的dll動態鏈接庫文件。

　　4、配置VeriStand

　　在System Explorer Window中導入模型文件，對Primary Control Loop的實時仿真速度進行調整，設置周期為100μsec，則Model Execution Loop的周期為1ms，滿足車輛實時仿真的需要。通過分配處理器資源，Veristand能充分發揮雙核處理器的并行處理性能，提高實時運行速度。橫擺角速度是判斷汽車失穩的重要標志，當理想橫擺角速度與實際橫擺角速度之差超過上下門限值時，通過報警設置以報警音的方式提示駕駛員。

　　VeriStand的配置

　　通過菜單界面完成對NI-CAN、NI-DAQ的通道設置，大大減小了程序的開發工作量，提高了開發效率。在Stimulus Profile Editor中設置Logging file，可以對橫擺角速度、質心側偏角、輪缸壓力等進行保存。TDMS文件格式讀取快速，作為一種測試測量領域的通用數據文件格式，非常適合車輛狀態參數的保存。

　　VeriStand與DYNAanimation的連接

　　上面的循環通過Workspace VI啟動VeriStand，獲取通道數據包括Simulation Time、Animation Data、Display Data。下方的循環利用ActiveX控件將動畫和顯示數據傳送給DYNAanimation。

　　通過ActiveX方法控制DYNAanimation

　　DYNAanimation將實時仿真結果在虛擬現實的環境中直接現實出來。其中，Animation Data數組中每十二個元素代表一個運動物體（如車身、輪胎）相對于大地坐標系的位置參數。Display Data用于界面的數據顯示，比如車速表、轉速表等。

　　FPGA I/O示意圖

　　液壓控制單元在改裝博世ESP的基礎上得到，四個輪缸各由兩個高速開關閥控制，一個控制從高壓蓄能器增壓，一個控制向低壓蓄能器減壓，需8路PWM信號。2路PWM輸出負責對泵電機的控制。VeriStand中默認的PXI-7851R的通道資源擁有8路PWM輸出，而這里需要10路PWM輸出。通過自定義FPGA VI，修改VeriStand配置文件夾中7851R的fpgaconfig文件，新增2路數字輸入輸出接口為PWM輸出，滿足應用的需要。可見基于VeriStand的自定義FPGA I/O功能使混合仿真平臺具有靈活方便的擴展性能。