[发明专利]用于汽车稳定控制在环仿真的车身姿态模拟方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于汽车稳定控制在环仿真的车身姿态模拟方法及其系统，属于车辆动力学控制技术领域。

背景技术

为了加快汽车电子汽车稳定控制系统（ESC）的开发和标定的速度以及减少其中的成本，采用了硬件在环仿真试验。即通过汽车数学模型在计算机内建立实时闭环仿真回路，并将汽车的制动系、液压控制单元（HCU）、电子汽车稳定控制系统（ESC）控制器等电子汽车稳定控制系统（ESC）相关零部件以实物的形式加入仿真回路参与实时仿真，从而避免了数学模型与实际系统的误差。加入实物越多，试验越接近实车环境，仿真数据越准确。

发明内容

本发明的目的是提出用于汽车稳定控制在环仿真的车身姿态模拟方法及其系统，实现电子汽车稳定控制系统（ESC）硬件在环仿真中，汽车横摆角速度-横向加速度组合传感器（以下简称“组合传感器”）的硬件在环，提高电子汽车稳定控制系统（ESC）的研发匹配速度和经济性。

本发明提出的用于汽车稳定控制硬件在环仿真的车身姿态模拟方法，包括以下步骤：

（1）定义一个直角三维坐标系，在汽车的质心位置设置一个组合传感器1，组合传感器的底面与地面平行，组合传感器上标示有与x轴重合的方向指示，组合传感器的空间姿态代表车身姿态，当汽车在水平路面直线行驶时，定义汽车的前进方向为x轴，汽车左侧方向为y轴，垂直汽车方向为z轴；

（2）向汽车稳定控制硬件在环仿真试验台输入仿真所需的参数，实时计算出车身姿态的参数，包括车辆横摆角速度计算值γ、车辆横摆角速度计算方向、车辆横向加速度计算值a_y和车辆横向加速度计算方向；

（3）通过控制器局域网络实时读取上述车辆横摆角速度的计算值γ及车辆横摆角速度的计算方向，驱动上述汽车质心位置的组合传感器，以与车辆横摆角速度计算方向相同的方向，且与车辆横摆角速度计算值γ相同的角速度绕z轴旋转；

（4）通过控制器局域网络实时读取车辆横向加速度的计算值a_y及车辆横向加速度的计算方向，并驱动组合传感器以与车辆横向加速度计算方向相同的方向，绕x轴转动θ角，使重力在组合传感器的侧向产生分力，该分力模拟侧向加速度a_y，其中θ角通过反解以下式子得到：

a_y＝gsinθ

上式中，a_y为横向加速度计算值，g为重力加速度；

（5）在步骤（3）和步骤（4）的作用下，组合传感器实时发出横摆角速度和横向加速度的测量值γ₁和a_y1，并将该测量值γ₁和a_y1通过控制器局域网络反馈输入到汽车稳定控制系统硬件在环仿真试验台。本发明提出的用于汽车稳定控制硬件在环仿真的车身姿态模拟系统，由机械系统和控制系统组成；

所述的机械系统包括组合传感器、连接平台、x轴电机、支架、z轴电机和底座；所述的组合传感器固定在连接平台的一端，连接平台的另一端与所述的x轴电机输出轴相连，x轴电机固定在所述的支架的顶部，所述的支架的底部与z轴电机的输出轴相连，z轴电机固定在所述的底座上；

所述的控制系统包括：

电机控制器，用于在一个控制周期内，读取控制器局域网络（CAN）总线中汽车的横摆角速度和横向加速度信号，并计算出x轴电机驱动器所需脉冲数量，配置脉冲信号发送给x轴电机驱动器，计算出z轴驱动器所需脉冲频率，配置另一路脉冲信号发送给z轴电机驱动器；同时根据汽车的横摆角速度方向配置一路电平输出至z轴电机驱动器，用于控制z轴电机转向；根据横向加速度增减趋势配置另一路电平输出至x轴电机驱动器，用于控制x轴电机转向；

z轴电机驱动器，用于接收电机控制器信号，对z轴电机进行位置控制；

x轴电机驱动器，用于接收电机控制器信号，对x轴电机进行位置控制；

开关电源，将220V市电转换为36V稳压直流电，用于为车身姿态模拟系统供电。

本发明提出用于汽车稳定控制在环仿真的车身姿态模拟方法及其系统，其优点是：