基于模型的线控转向半实物仿真实验台研究

摘要

线控转向系统结合当前高速发展的计算机技术、电子技术、信息技术和控制技术,是一种全新的、复杂的转向系统。它取消了方向盘总成和转向执行总成之间的机械连接,采用电信号传递指令,摆脱传统机械转向系统的约束限制,给转向技术带来了巨大的革新。但目前线控转向还没有达到传统机械转向系统的可靠性程度,因此对实验台进行软硬件系统测试是必不可少的。本文从线控转向系统原理、组成角度出发,采用半实物仿真方式搭建了线控转向实验台,基于模型的设计构建了DSP仿真分析平台,为以后对线控转向系统控制算法研究奠定了硬件基础。
　　本文围绕基于模型的线控转向半实物仿真实验台,主要做了以下几个方面的工作:
　　(1)介绍了线控转向系统的国内外发展现状、半实物仿真及其发展状况,阐述了基于模型的设计及半实物仿真技术基本状况,最后针对线控转向半实物仿真平台研究背景进行了说明。
　　(2)明确线控转向系统组成及工作原理基础上分析了线控转向路感模拟和路面阻力模拟,对几个典型的方案优劣进行了综合分析对比,最终提出本文所采用电机进行路感模拟和路面阻力模拟方案,并对方案中所需零部件进行选型,在此基础上设计实验台支撑架进行虚拟装配运动仿真,最终通过设计更改,加工所需要的实验台支撑架。
　　(3)针对基于模型的设计选择系统软件Maltb/Simulink和硬件YXDSP-F28335进行两者之间的连接设置,采用一个对正弦信号进行延时增益处理的例子说明基于模型的设计方法流程以及采用基于模型的设计实现软硬件之间的串口通讯调试,最后为方便后续进行系统建模而建立自定义Maltb/Simulink模型库。
　　(4)对线控转向半实物仿真平台进行调试,针对所选择的传感器进行标定测试,采用基于模型的设计方式对开发板DA输出、AD输入进行补偿测试,建立Matlab\Stateflow模型对转向执行电机进行前期测试。同时为了方便后期实验台测试过程中的参数调节,采用Matlab/GUI以及 S-function进行实时在线调参及动态绘图显示测试。最后为了保证信号稳定性设计了信号滤波器对采集数据进行滤波处理。
　　(5)在上述工作基础上,完成实验台各零部件的总装及控制柜的布线,针对实验台主要功能转向角度的跟踪进行了测试,通过对实验数据的收集分析测试表明,在方向盘输入角度的情况下实验台方向机能够执行相应转向动作。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 课题研究背景和意义

1.2 线控转向系统的发展

1.3 基于模型的半实物仿真

1.4 线控转向半实物仿真平台

1.5 本文研究的主要内容

第2章 线控转向系统半实物实验台架

2.1 线控转向系统组成及工作原理

2.2 线控转向系统实验台方案设计及关键部件

2.3 线控转向系统半实物实验台支撑台设计

2.4 本章小结

第3章 基于模型的DSP仿真分析平台

3.1 仿真平台工具软件

3.2 仿真平台硬件选择

3.3 仿真平台软硬件连接调试

3.4 基于模型的DSP串口通讯调试

3.5 自定义Matlab/Simulink模型库的建立

3.6 本章小结

第4章 基于模型的线控转向半实物仿真平台

4.1 传感器模型及标定测试

4.2 转向执行电机测试

4.3 界面交互及在线调参

4.4 信号滤波器设计

4.5 本章小结

第5章 线控转向系统半实物仿真实例测试

5.1 半实物仿真实验台安装

5.2 线控转向角度跟踪控制

5.3 半实物仿真实验架构

5.4 Simulink测试模型

5.5 实验台测试数据分析

5.6 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 本文工作总结

6.2 本文工作展望

致谢

参考文献

作者在读期间发表的学术论文及参加的科研项目

附录一 目标机GUI编译程序

附录二 主机GUI主程序

附录三 S-Function程序