本文關(guān)鍵詞：基于轉(zhuǎn)速模擬裝置和xPC的ECU硬件在環(huán)仿真平臺(tái)開發(fā)　出處：《北京理工大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 硬件在環(huán) xPC Target 轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制 發(fā)動(dòng)機(jī)ECU

【摘要】：隨著相關(guān)法規(guī)對(duì)汽車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性以及排放特性要求的日益嚴(yán)格,汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的控制要求也不斷提升,發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元ECU不僅數(shù)量持續(xù)上升,其功能性和復(fù)雜性也不斷提高。針對(duì)ECU開發(fā)和測(cè)試的硬件在環(huán)仿真方法也越來(lái)越受到重視,相比傳統(tǒng)測(cè)試方法,硬件在環(huán)不僅有可重復(fù)性高、即時(shí)性好、工況全面等優(yōu)點(diǎn),而且還縮短了開發(fā)周期,降低了對(duì)控制效果未知情況下的開發(fā)設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)。盡管目前已有很多公司推出了硬件在環(huán)仿真平臺(tái),且有較好的兼容性與實(shí)時(shí)性,但其大多采用各自專用的仿真系統(tǒng)與硬件設(shè)備,在后期可擴(kuò)展性與使用成本上存在很大的不足,難以滿足學(xué)校、科研院所對(duì)完成大量的多種多樣的科研任務(wù)的需求。因此,使用通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和普通工業(yè)用硬件設(shè)備的硬件在環(huán)仿真平臺(tái)的研究開發(fā),具有相當(dāng)大的實(shí)際意義。本文針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元ECU的硬件組成和工作原理,對(duì)目前主流的硬件在環(huán)仿真平臺(tái)特點(diǎn)進(jìn)行總結(jié),根據(jù)硬件在環(huán)測(cè)試原理,使用MATLAB/Simulink與RTW相結(jié)合,制定了基于轉(zhuǎn)速模擬裝置和xPC的ECU硬件在環(huán)測(cè)試方案。應(yīng)用xPC Target實(shí)時(shí)仿真環(huán)境,采用自主研發(fā)的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU管理系統(tǒng),以Simulinik模型模擬發(fā)動(dòng)機(jī)及其運(yùn)行工況,不同于一般硬件在環(huán)平臺(tái),還通過(guò)PID模型控制實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)速模擬裝置的轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制,使轉(zhuǎn)速模擬裝置的真實(shí)轉(zhuǎn)速直觀反映了發(fā)動(dòng)機(jī)模型轉(zhuǎn)速和ECU工作狀態(tài),從而建立起實(shí)時(shí)硬件在環(huán)仿真平臺(tái)。平臺(tái)開發(fā)首先完成了xPC Target實(shí)時(shí)仿真環(huán)境的搭建,選取NI PCI6221多功能板卡和NI PCI6713模擬輸出板卡,結(jié)合xPC Target接口模塊和驅(qū)動(dòng)組成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng);之后根據(jù)需求完成硬件在環(huán)平臺(tái)的硬件設(shè)計(jì),包括轉(zhuǎn)速模擬裝置、轉(zhuǎn)速信號(hào)調(diào)理電路和噴油脈寬信號(hào)調(diào)理電路等等;通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能及原理的研究分析,建立了適合本發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的Simulink發(fā)動(dòng)機(jī)平均值模型、測(cè)功機(jī)模型,根據(jù)實(shí)際信號(hào)情況和接口設(shè)備要求,建立了信號(hào)采集處理模型、信號(hào)輸出處理模型,并對(duì)模型進(jìn)行了離線和實(shí)時(shí)仿真驗(yàn)證與完善。最后在上述軟硬件基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)了基于轉(zhuǎn)速模擬裝置和xPC的ECU硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)原型平臺(tái)開發(fā)。利用系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,完成數(shù)據(jù)采集功能,證實(shí)該系統(tǒng)能夠較好的模擬發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工作狀態(tài),為ECU測(cè)試及平臺(tái)改進(jìn)工作奠定了基礎(chǔ)。
[Abstract]:With the increasingly stringent requirements of automotive power, economy and emission characteristics, the control requirements of automotive engines are also increasing, and the number of engine electronic control units (ECU) is not only increasing. The hardware in loop simulation method for ECU development and testing has been paid more and more attention. Compared with the traditional testing methods, the hardware in loop not only has high repeatability, but also has good instantaneity. Comprehensive operating conditions and other advantages, but also shorten the development cycle, reduce the risk of development and design in the case of unknown control effect, although there are many companies have introduced hardware in the loop simulation platform. And has good compatibility and real-time, but most of them use their own special simulation system and hardware equipment, in the later extensibility and use cost of a lot of shortcomings, it is difficult to meet the school. The research institute needs to complete a large number of scientific research tasks. Therefore, the research and development of the hardware in loop simulation platform using the general computer system and the common industrial hardware equipment. According to the hardware composition and working principle of the engine electronic control unit (ECU), this paper summarizes the characteristics of the current main hardware in loop simulation platform, according to the principle of hardware in loop testing. Use MATLAB/Simulink in conjunction with RTW. The ECU hardware in loop test scheme based on rotational speed simulator and xPC is developed. The real-time simulation environment of xPC Target is used and the engine ECU management system is developed independently. The Simulinik model is used to simulate the engine and its operating conditions, which is different from the general hardware in the loop platform. The speed closed-loop control of the rotating speed simulator is also realized through the PID model control. The real rotational speed of the speed simulator can reflect the engine model speed and the ECU working state directly. Thus the real-time hardware in loop simulation platform is established. Firstly, the xPC Target real-time simulation environment is built. Select NI PCI6221 multi-function board and NI PCI6713 analog output board, combine xPC Target interface module and driver to constitute data acquisition system; Then the hardware design of the hardware in the loop platform is completed according to the demand, including the speed analog device, the speed signal conditioning circuit and the fuel injection pulse width signal conditioning circuit and so on. Through the research and analysis of engine performance and principle, the average value model and dynamometer model of Simulink engine suitable for the engine ECU are established, according to the actual signal situation and the requirements of the interface equipment. The signal acquisition and processing model and the signal output processing model are established, and the model is verified and perfected offline and real-time. Finally, on the basis of the above software and hardware. The prototype platform of ECU hardware-in-loop simulation system based on rotational speed simulator and xPC is developed. It is proved that the system can simulate the actual working state of engine and lay a foundation for ECU test and platform improvement.
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U463.6

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本文編號(hào)：1390031