基于PXI平臺(tái)的ESP系統(tǒng)性能測(cè)試方案

　　應(yīng)用領(lǐng)域：

　　信號(hào)采集/產(chǎn)品測(cè)試

　　挑戰(zhàn)：

　　電子穩(wěn)定系統(tǒng)（Electroni-c Stability Program， 簡(jiǎn)稱ESP，下同）實(shí)車(chē)道路試驗(yàn)不僅對(duì)場(chǎng)地要求十分苛刻，實(shí)驗(yàn)過(guò)程具有相當(dāng)?shù)奈ｋU(xiǎn)性，而且所需測(cè)量的信號(hào)較多。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)不僅要能夠采集各種信號(hào)，還要能夠在惡劣的測(cè)試環(huán)境中（如沖擊、震動(dòng)、高溫、高濕度等）穩(wěn)定可靠的工作。

　　應(yīng)用方案：

　　面對(duì)ESP系統(tǒng)試驗(yàn)苛刻的測(cè)試環(huán)境、眾多的測(cè)試信號(hào)，基于NI PXI和LabVIEW的測(cè)試平臺(tái)，我們?cè)谳^短的時(shí)間內(nèi)快速融合了模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)、CAN、串口等多種信號(hào)采集與處理。NI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在海南試驗(yàn)場(chǎng)成功完成了ESP試驗(yàn)過(guò)程的數(shù)據(jù)采集，保證了試驗(yàn)的順利進(jìn)行。

　　使用的產(chǎn)品：

　　LabVIEW 2009軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)

　　PXI-1042Q 8 槽PXI機(jī)箱

　　PXI-8106 嵌入式實(shí)時(shí)控制器

　　PXI-6251 M系列數(shù)據(jù)采集卡

　　PXI-6259 M系列數(shù)據(jù)采集卡

　　PXI-8430 串口卡

　　PXI-6608 數(shù)字IO模塊

　　PXI-8512 CAN卡

　　概述

　　汽車(chē)電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)可以輔助駕駛員對(duì)車(chē)輛的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行控制，通過(guò)控制車(chē)輪的制動(dòng)力和發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出力矩來(lái)控制汽車(chē)的橫擺角速度并將側(cè)偏角限制在一定范圍內(nèi)，從而協(xié)助駕駛員在極限工況下保持汽車(chē)的穩(wěn)定性，防止車(chē)輛出現(xiàn)失穩(wěn)危險(xiǎn)。

　　近年來(lái)，隨著人們對(duì)車(chē)輛主動(dòng)安全性要求的提高和各國(guó)相應(yīng)安全法規(guī)的推動(dòng)，ESP系統(tǒng)在汽車(chē)上的標(biāo)準(zhǔn)裝配率迅速提高，博世、大陸等國(guó)外汽車(chē)電子產(chǎn)品供應(yīng)商均具備了ESP系統(tǒng)的批量化供貨能力并占據(jù)了市場(chǎng)的主要份額。

　　國(guó)內(nèi)ESP系統(tǒng)的研究起步較晚，大多停留在理論控制研究與硬件在環(huán)仿真階段，國(guó)內(nèi)整車(chē)及零部件廠商大多直接采用博世、大陸、TRW等的ESP系統(tǒng)與自主開(kāi)發(fā)的整車(chē)相匹配。

　　相對(duì)于國(guó)內(nèi)ESP系統(tǒng)策略的研究，ESP系統(tǒng)性能測(cè)試評(píng)價(jià)方法的研究基本空白，大多數(shù)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)均參考國(guó)外零部件商或相應(yīng)機(jī)構(gòu)的試驗(yàn)方法或直接將測(cè)試試驗(yàn)委托供應(yīng)商實(shí)施。目前，國(guó)內(nèi)汽車(chē)行業(yè)尚無(wú)形成統(tǒng)一的ESP測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，這使得國(guó)內(nèi)整車(chē)廠商很難系統(tǒng)合理的評(píng)價(jià)ESP控制性能，更無(wú)法根據(jù)試驗(yàn)的結(jié)果在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段對(duì)汽車(chē)電子供應(yīng)商提出完善的產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)要求，大大增加了整車(chē)廠商與汽車(chē)電子供應(yīng)商的底盤(pán)電控系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)周期和研發(fā)成本。

　　鑒于上述情況，課題組結(jié)合當(dāng)前的研究基礎(chǔ)，提出一套汽車(chē)底盤(pán)電控系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)和實(shí)驗(yàn)測(cè)試流程規(guī)范并構(gòu)建了一個(gè)用于ESP系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試的測(cè)控系統(tǒng)平臺(tái)。

　　ESP系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)

　　課題組搭建的ESP系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)主要包括三大部分：1. ESP試驗(yàn)測(cè)試流程規(guī)范；2. 試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；3. 試驗(yàn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

　　

　　圖1 ESP系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)架構(gòu)

　　試驗(yàn)測(cè)試流程規(guī)范規(guī)定了ESP測(cè)試所需的試驗(yàn)項(xiàng)目、試驗(yàn)?zāi)康摹y(cè)試變量和儀器、試驗(yàn)條件、試驗(yàn)方法，以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法。

　　試驗(yàn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)作為電控系統(tǒng)以及整車(chē)性能評(píng)定的指南，從汽車(chē)相關(guān)基本理論出發(fā)，規(guī)定了性能好壞評(píng)定的方法與相應(yīng)原理。

　　試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括試驗(yàn)中測(cè)量所需變量（車(chē)輛參數(shù)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)）的傳感器及其數(shù)據(jù)采集卡和相關(guān)軟件。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)性能好壞在一定程度上決定了整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)能否準(zhǔn)確評(píng)價(jià)整車(chē)性能以及ESP系統(tǒng)的優(yōu)劣。

　　ESP作為最新一代汽車(chē)主動(dòng)安全系統(tǒng)，ESP是基于汽車(chē)動(dòng)力學(xué)對(duì)汽車(chē)臨界失穩(wěn)狀態(tài)下施加準(zhǔn)確控制來(lái)提高汽車(chē)穩(wěn)定性的系統(tǒng)。因此為了驗(yàn)證ESP系統(tǒng)的性能，就需要大量實(shí)車(chē)試驗(yàn)。完成試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集將面臨兩大難題：一是，測(cè)試設(shè)備眾多（GPS、陀螺儀、非接觸式光電測(cè)速儀、輪速傳感器、壓力傳感器、觸發(fā)器等），二是，測(cè)試環(huán)境惡劣（沖擊、震動(dòng)、高溫、高濕度等）。通過(guò)調(diào)研，我們選擇了NI PXI和LabVIEW的測(cè)試平臺(tái)。

　　
　　圖2 ESP數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)界面

　　
　　圖3 ESP數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)PXI機(jī)箱

　　

　　圖5 ESP單移線試驗(yàn)車(chē)輛軌跡

　　
　　圖6 ESP單移線試驗(yàn)輪缸制動(dòng)壓力

　　結(jié)論

　　ESP是未來(lái)汽車(chē)主動(dòng)安全系統(tǒng)發(fā)展的一大方向，ESP實(shí)車(chē)道路試驗(yàn)不僅是ESP控制系統(tǒng)優(yōu)劣的最終評(píng)判手段，ESP實(shí)車(chē)道路試驗(yàn)在ESP控制算法開(kāi)發(fā)階段也具有一定的指導(dǎo)意義。

　　基于PXI系統(tǒng)良好的可擴(kuò)展性，我們快速搭建了ESP系統(tǒng)性能試驗(yàn)的測(cè)試平臺(tái)，在極端苛刻的試驗(yàn)環(huán)境下，測(cè)試系統(tǒng)準(zhǔn)確有效的采集了ESP系統(tǒng)試驗(yàn)的測(cè)試信號(hào)，大大推動(dòng)了863計(jì)劃底盤(pán)控制系統(tǒng)的研究，為我們自主底盤(pán)電控系統(tǒng)進(jìn)一步的完善提供了有力的支撐。

本文作者：高振海 王竣 崔愛(ài)昕 郭健

吉林大學(xué)汽車(chē)動(dòng)態(tài)模擬國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室