基于TSMaster的MIL/HIL仿真开发（空簧和连续阻尼控制篇）

#01适用范围

 

本文适用于ASU或CDC的算法开发和验证，尤其适用于控制器底层软件也自主开发或可控的用户，不适用于整套系统完全黑盒的测试用户。因此，本文HIL的测试对象为控制器本身而非整套悬架系统。

 

 

 

 

#02

仿真前提

 

满足ASU&CDC的MIL/HIL测试须要满足如下条件

 

1.建立CDC物理模型，即CDC速度 - 电流 - 力图谱。通常由第三方激振台或CDC供应商提供，参考如下。

 

 

2.建立空簧本体、管路、阀体以及储气罐等物理仿真模型，甲方提供ASU气路原理图以及簧体本身的物理参数。提供ASU实物以及可控制各个阀体/电机动作的A2L文件。

 

 

 

3.匹配控制器的I/O接口。

 

 

 

￮供电

 

￮CAN

 

￮速度和加速度传感器（通常为PSI5或PWM）

 

￮采集ASU&CDC电磁阀电流

 

 

 

4.动力学可用第三方商业软件，推荐CarSim。

 

 

 

5.实时仿真系统。

 

 

 

6.部分底层软件匹配，例如bypass内部气压传感器。

 

 

 

 

#03

SIL/HIL仿真实施

 

基于ASU&CDC的物理模型，匹配CarSim动力学软件，在Simulink环境中即可完成SIL仿真，此处不作为重点展开。

 

完成HIL仿真的前提条件是具备一套实时仿真系统。通常一套HIL仿真系统需要由上位机、硬实时下位机、相关机箱和板卡等组成。这套系统往往是复杂的或者说不平易近人的。

 

 

TSMaster提供的解决方案是在Windows系统里建立软实时仿真环境用于运行动力学模型。通过CAN总线接口以及支持CAN接口的I/O板卡（例如通过CAN总线控制的PSI5板卡）完成I/O匹配，并通过内存与动力学软件实时交互。此外，TSMaster本身已具备测试用例管理，执行以及后处理能力，至于CAN总线仿真，更不用详述了。

 

 

 

那么参考ASU&CDC的I/O接口须要完成如下准备：

 

 

 

1.笔记本电脑：部署TSMaster和CarSim。

 

 

 

2.CAN工具：可以选择例如TC1014等工具。

 

 

 

3.电源&线束：电源用于对被测件供电；相关线束连接通常使用BOB。

 

 

 

4.PSI5模拟板卡：通过CAN指令控制。

 

 

 

5.板卡以及线束改造：获取电磁阀动作状态（通常通过采集电流）。

 

 

 

针对上述4和5两条，如果甲方具备底软能力，就可以通过私有CAN将传感器信号传入，将电磁阀电流信号或者驱动状态位通过CAN传出，整套测试系统就可以相应变得更为简洁。那么一套仿真系统也将会变得如下图一样简洁。

 

 

 

 

 

#04

案例分享

 

参考二/三章节，基于甲方提供的必要的信息输入，进行底层软件匹配，进而完成测试仿真系统搭建，参见下图。

 

基于此可以完成大量的测试仿真验证，以下是ASU和CDC测试内容的简要汇总。

 

 

以下为典型的测试工况举例：

 

 

1.CDC减速带工况

 

 

 

HIL测试数据能较好地模拟实车状态，减振器高度波形和幅值吻合度较高，且能准确识别减速带的位置。

 

 

2.CDC短波路面工况

 

 

 

HIL测试数据也较好地体现了整车测试状态，减振器行程波形和幅值有良好的一致性。

 

 

 

 

3.ASU蓄压气充气工况

 

 

 

仿真结果为充气120s，蓄压器气压从7.9bar提高到了11.27bar，比较符合实际情况。

 

 

 

 

4.ASU压缩机举升工况

 

 

 

通过压缩机举升20s，前后轴分别举升23.9mm和21.9mm，也比较符合实际。此外，还准确模拟出了充气瞬间车辆短时轻微下降的状态（因为此时管路气压较低，且压缩机充气相对较慢）。

 

 

 

 

5.ASU蓄压气举升工况

 

 

 

蓄压器举升相对于前述的压缩机要迅速很多，举升5s便可使前后轴分别举升32.6mm和19.6mm，而且充气瞬间也未出现压缩机工况中车身下降的情况，所以模拟状态和实际较为吻合。

 

 

 

 

 

#05

后记与个人观点

 

根据项目经验可以得出以下结论：

 

 

 

1.目前基于模型的开发可以在算法开发的中前期提高开发效率。

 

 

 

2.不推荐不具备底层软件能力的客户使用该技术路径。

 

 

 

3.目前可提供章节三中4和5两条解决方案，但更为推荐使用案例分享中的极简方案（即通过CAN交互阀体状态、高度、加速度信息）。

 

 

 

4.能满足测试需求且高效简洁的HIL系统将成为仿真的主流。单纯堆砌硬件，追求极致物理性能往往会适得其反。因此，针对不同应用场景选择合适的技术路径往往更为重要。