專利名稱：基于仿真器的電控液力式自動變速器控制規(guī)律快速原型實(shí)驗(yàn)臺架的制作方法
基于仿真器的電控液力式自動變速器控制規(guī)律快速原型實(shí)驗(yàn)臺架技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明是對自動變速器控制規(guī)律進(jìn)行快速原型的實(shí)驗(yàn)臺架，更具體地說是一種應(yīng) 用在自動變速器TCU開發(fā)過程中，起到快速原型的實(shí)驗(yàn)臺架。
背景技術(shù)：
自動變速器換擋沖擊小、傳動平穩(wěn)，長期以來一直是汽車變速器產(chǎn)品中的主流機(jī) 型。在進(jìn)行機(jī)械自動器控制規(guī)律的研發(fā)過程中，對自動變速器控制規(guī)律的驗(yàn)證，以及自動變 速器的臺架實(shí)驗(yàn)是實(shí)現(xiàn)樣機(jī)裝車的基礎(chǔ)。在傳統(tǒng)開發(fā)流程中存在以下三個(gè)問題
1、首先完成硬件的制作，在這個(gè)基礎(chǔ)上對控制規(guī)律的控制特性和控制效果進(jìn)行驗(yàn) 證，一旦發(fā)現(xiàn)所設(shè)計(jì)的方案不能滿足要求，必須修改硬件，產(chǎn)生了較大的硬件投入資本；
2、軟件工程師手工編寫代碼，再將代碼集成于硬件電路中，都需要以硬件為基礎(chǔ)， 軟件工程師和硬件工程師不可以同時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣會使產(chǎn)品開發(fā)周期延長，浪費(fèi)許多時(shí) 間和物力；
3、在對模型進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，不能監(jiān)控模型的運(yùn)行狀態(tài)，也不能對模型的控制參數(shù)進(jìn) 行修改或標(biāo)定，只能通過主觀判斷來修改，這樣在模型的驗(yàn)證、測試和修改上花費(fèi)大量的時(shí) 間，同時(shí)也造成人力、物力的浪費(fèi)。
已有的仿真器實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)是一種基于仿真軟件的控制系統(tǒng)開發(fā)及測試的工作 平臺。仿真器實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)具有高速計(jì)算能力的硬件系統(tǒng)，包括處理器、I/O等，還擁有方 便易用的代碼生成/下載和實(shí)驗(yàn)/調(diào)試的軟件環(huán)境，可以處理以下問題
1、在控制系統(tǒng)開發(fā)的初期，仿真器實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)用作為控制算法及控制邏輯代碼 的硬件運(yùn)行環(huán)境。仿真器提供的各種I/O板，用于連接控制模型和控制對象。
2、當(dāng)產(chǎn)品型控制器制造完以后，可以用來仿真控制對象或外部環(huán)境，從而允許對 控制器進(jìn)行全面、詳細(xì)的測試，甚至連極限條件下的應(yīng)用也可以進(jìn)行反復(fù)測試。
但是目前還沒有將仿真器應(yīng)用到自動變速箱臺架上來控制自動變速箱的控制規(guī) 律，并實(shí)時(shí)監(jiān)控控制規(guī)律的運(yùn)行狀況和修改控制參數(shù)來調(diào)整換擋品質(zhì)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種基于仿真器的電控液 力式自動變速器控制規(guī)律快速原型實(shí)驗(yàn)臺架，利用仿真器和自動變速器實(shí)驗(yàn)臺架來完成自 動變速器控制規(guī)律的快速原型、驗(yàn)證自動變速器控制規(guī)律，在TCU沒有設(shè)計(jì)成形以前，利用 仿真器實(shí)時(shí)系統(tǒng)作為控制算法及控制邏輯代碼的硬件運(yùn)行環(huán)境，構(gòu)建虛擬的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，來 驗(yàn)證自動變速器控制規(guī)律的可行性；并且在實(shí)驗(yàn)過程中監(jiān)測控制規(guī)律的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行實(shí) 時(shí)的修改，達(dá)到快速原型的目的。
本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案
本發(fā)明基于仿真器的電控液力式自動變速器控制規(guī)律快速原型實(shí)驗(yàn)臺架，其特征是由PC機(jī)、仿真器和自動變速器實(shí)驗(yàn)臺組成；
所述PC機(jī)用于人機(jī)交互，通過PC機(jī)將模擬汽車整車的數(shù)據(jù)模型經(jīng)編譯后存儲到 仿真器中，由所述PC機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控和記錄整個(gè)實(shí)驗(yàn)臺架的運(yùn)行過程及結(jié)果，所述PC機(jī)與仿真 器通過CAN數(shù)據(jù)總線進(jìn)行實(shí)時(shí)、雙向數(shù)據(jù)交流；
所述仿真器用于實(shí)時(shí)仿真模擬的汽車數(shù)據(jù)模型，仿真器通過I/O接口分別與PC機(jī) 和自動變速器實(shí)驗(yàn)臺進(jìn)行雙向通訊，由所述仿真器通過I/O接口向自動變速器實(shí)驗(yàn)臺發(fā)送 換擋模擬信號，同時(shí)仿真器通過I/O接口從自動變速器實(shí)驗(yàn)臺上采集包括轉(zhuǎn)速和油門在內(nèi) 的模擬信號；
所述自動變速器實(shí)驗(yàn)臺由左輪驅(qū)動電機(jī)、右輪驅(qū)動電機(jī)、自動變速器驅(qū)動電機(jī)、自 動變速器和各傳感器組成，由所述自動變速器實(shí)驗(yàn)臺接收仿真器發(fā)出的電磁閥控制信號并 作出相應(yīng)的換擋動作；由仿真器輸出自動變速器電機(jī)的控制信號；同時(shí)由各傳感器將實(shí)驗(yàn) 臺架的運(yùn)行信息實(shí)時(shí)傳送至仿真器，并通過PC機(jī)中的監(jiān)控界面進(jìn)行監(jiān)控。
本發(fā)明將仿真器和PC機(jī)利用高速數(shù)據(jù)總線與實(shí)際的自動變速器實(shí)驗(yàn)臺相連接， 用來模擬汽車自動變速器的運(yùn)行環(huán)境。PC機(jī)按照工程人員擬定的自動變速器換擋曲線建立 自動變速器控制模型，包括自動變速器換擋模型、換擋電磁閥控制及執(zhí)行元件模型，并且將 這些模型編譯到仿真器中；仿真器通過高速數(shù)據(jù)總線與自動變速器實(shí)驗(yàn)臺架相連，采集實(shí) 驗(yàn)臺架上自動變速器的運(yùn)行狀況，并且為自動變速器實(shí)驗(yàn)臺提供換擋信息；監(jiān)控軟件在PC 機(jī)上建立控制規(guī)律的監(jiān)控窗口，監(jiān)測模型運(yùn)行狀態(tài)，可以實(shí)時(shí)修改模型參數(shù)。
與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在
1、本發(fā)明利用仿真器實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)作為控制算法及控制邏輯代碼的硬件運(yùn)行環(huán) 境，使開發(fā)人員在對控制特性或控制效果有一定的掌握之后再制造硬件電路，這樣大大地 節(jié)省了硬件電路的開發(fā)成本，同時(shí)也縮短了產(chǎn)品的開發(fā)流程和開發(fā)周期；
2、本發(fā)明在模型編譯后直接下載到仿真器中，利用仿真器來控制自動變速器實(shí)驗(yàn) 臺架的自動變速器換擋，不必等待軟件工程師的代碼和硬件工程師的硬件電路，可以大大 縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，節(jié)約時(shí)間，同時(shí)也充分發(fā)揮人力的效率；
3、本發(fā)明利用監(jiān)控軟件監(jiān)測模型的運(yùn)行狀態(tài)，控制模型中所存在的問題明朗化， 使開發(fā)人員可以以實(shí)時(shí)修改、運(yùn)行、再修改、再運(yùn)行，直到控制模型滿足使用性能為止，使得 模型的修改簡化，節(jié)約了很多時(shí)間。


圖1本發(fā)明中自動變速器控制規(guī)律快速原型實(shí)驗(yàn)臺架連接圖2自動變速器換擋曲線；
圖3自動變速器換擋模型；
圖4換擋電磁閥控制及執(zhí)行元件模型；
圖5本發(fā)明中自動變速器臺架實(shí)驗(yàn)流程示意圖6a、圖6b本發(fā)明中自動變速器臺架結(jié)構(gòu)示意圖中標(biāo)號1左驅(qū)動輪電機(jī)，2自動變速器，3右輪驅(qū)動電機(jī)，4自動變速器驅(qū)動電 機(jī)。
具體實(shí)施方式
參見圖1，本實(shí)施例是由PC機(jī)、仿真器和自動變速器實(shí)驗(yàn)臺組成；其中
PC機(jī)用于人機(jī)交互，通過PC機(jī)將模擬汽車整車的數(shù)據(jù)模型經(jīng)編譯后存儲到仿真 器中，由PC機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控和記錄整個(gè)實(shí)驗(yàn)臺架的運(yùn)行過程及結(jié)果，PC機(jī)與仿真器通過CAN數(shù) 據(jù)總線進(jìn)行實(shí)時(shí)、雙向數(shù)據(jù)交流；
所用dSPACE實(shí)時(shí)仿真器是由dSPACE公司開發(fā)的一套基于MATLAB/Simulink的控 制系統(tǒng)開發(fā)及測試的工作平臺，實(shí)現(xiàn)了和MATLAB/Simulink的完全無縫連接。dSPACE實(shí)時(shí) 系統(tǒng)擁有具有高速計(jì)算能力的硬件系統(tǒng)，包括處理器、I/O等，還擁有方便易用的實(shí)現(xiàn)代碼 生成/下載和試驗(yàn)/調(diào)試的軟件環(huán)境。dSPACE軟件系統(tǒng)包括代碼生成及下載軟件(包括 matlab/simulink/stateflow 和 matlab 的 RTW)、實(shí)驗(yàn)監(jiān)控管理軟件(主要有 ControlDesk 綜合實(shí)驗(yàn)環(huán)境)、產(chǎn)品級代碼的生成軟件(TargetLink)。dSPACE硬件系統(tǒng)包括智能化的單 板系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)組件系統(tǒng)。
仿真器用于實(shí)時(shí)仿真模擬的汽車數(shù)據(jù)模型，仿真器通過I/O接口分別與PC機(jī)和自 動變速器實(shí)驗(yàn)臺進(jìn)行雙向通訊，由仿真器通過I/O接口向自動變速器實(shí)驗(yàn)臺發(fā)送換擋模擬 信號，同時(shí)仿真器通過I/O接口從自動變速器實(shí)驗(yàn)臺上采集包括轉(zhuǎn)速和油門在內(nèi)的模擬信 號；
參見圖6a和圖6b，自動變速器實(shí)驗(yàn)臺由左輪驅(qū)動電機(jī)1、右輪驅(qū)動電機(jī)3、自動變 速器驅(qū)動電機(jī)4、自動變速器2和各傳感器組成，由自動變速器實(shí)驗(yàn)臺接收仿真器發(fā)出的電 磁閥控制信號并作出相應(yīng)的換擋動作；由仿真器輸出自動變速器電機(jī)4的控制信號；同時(shí) 由各傳感器將實(shí)驗(yàn)臺架的運(yùn)行信息實(shí)時(shí)傳送至仿真器，并通過PC機(jī)中的監(jiān)控界面進(jìn)行監(jiān) 控。
本發(fā)明把真實(shí)的自動變速器實(shí)驗(yàn)臺架、仿真器和PC機(jī)利用高速數(shù)據(jù)總線進(jìn)行連 接，用來模擬汽車自動變速器的運(yùn)行環(huán)境。利用如圖2所示的擬定的自動變速器換擋曲線 建立自動變速器控制模型，包括如圖3所示的自動變速器換擋模型、如圖4所示的換擋電磁 閥控制及執(zhí)行元件模型；將各模型編譯后下載到仿真器中，利用仿真器控制電磁閥驅(qū)動電 路，并將電磁閥驅(qū)動電路接入自動變速器實(shí)驗(yàn)臺架對應(yīng)的電磁閥接口 ；臺架運(yùn)行過程中在 PC機(jī)的監(jiān)控窗口監(jiān)測模型運(yùn)行狀態(tài)，并實(shí)時(shí)修改模型參數(shù)。
本實(shí)施例中的仿真器用來存儲編譯后的模型代碼，然后利用其輸出來控制外部硬 件設(shè)備；電磁閥驅(qū)動電路用來驅(qū)動換擋電磁閥換擋。
圖5所示為利用仿真器和自動變速器實(shí)驗(yàn)臺架實(shí)現(xiàn)AT換擋規(guī)律快速原型的工作 流程。
第一步，制定換擋規(guī)律，液力自動變速器最佳匹配換擋規(guī)律與發(fā)動機(jī)特性、變矩器 特性、變速器擋位數(shù)和傳動比等有密切的關(guān)系，通過對液力自動變速器進(jìn)行建模仿真來制 定合理的換擋規(guī)律，建立換擋模型和換擋電磁閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)模型，并進(jìn)行離線仿真；
第二步，輸入接口命令，在建模方框圖中，從接口庫用拖放指令實(shí)時(shí)測試所需的I/ 0(A/D轉(zhuǎn)換器，增量編碼接口等)，并對I/O參數(shù)(如A/D電壓范圍等)進(jìn)行設(shè)置；
第三步，根據(jù)所使用的接口模塊，將PC、仿真器、電磁閥驅(qū)動電路以及自動變速器 實(shí)驗(yàn)臺架上的自動變速器的電磁閥接口連接在一起。
自動變速器臺架實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作完成之后，首先通過臺架控制臺接通電源，調(diào)整電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速，然后利用監(jiān)控軟件實(shí)驗(yàn)工具軟件包與實(shí)時(shí)控制器進(jìn)行交互操作，如調(diào)整控制 參數(shù)，顯示控制系統(tǒng)的狀態(tài)(如發(fā)動機(jī)速度，車速，檔位等)，跟蹤過程響應(yīng)曲線。根據(jù)監(jiān)控 界面所反映的信息，對控制模型中的參數(shù)(如換擋電磁閥的占空比、換擋點(diǎn)等)進(jìn)行修改， 然后在對修改后的模型進(jìn)行臺架實(shí)驗(yàn)，如此反復(fù)，直至控制模型達(dá)到一定的設(shè)計(jì)要求。
權(quán)利要求
1.基于仿真器的電控液力式自動變速器控制規(guī)律快速原型實(shí)驗(yàn)臺架，其特征是由PC 機(jī)、仿真器和自動變速器實(shí)驗(yàn)臺組成；所述PC機(jī)用于人機(jī)交互，通過PC機(jī)將模擬汽車整車的數(shù)據(jù)模型經(jīng)編譯后存儲到仿真 器中，由所述PC機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控和記錄整個(gè)實(shí)驗(yàn)臺架的運(yùn)行過程及結(jié)果，所述PC機(jī)與仿真器通 過CAN數(shù)據(jù)總線進(jìn)行實(shí)時(shí)、雙向數(shù)據(jù)交流；所述仿真器用于實(shí)時(shí)仿真模擬的汽車數(shù)據(jù)模型，仿真器通過I/O接口分別與PC機(jī)和自 動變速器實(shí)驗(yàn)臺進(jìn)行雙向通訊，由所述仿真器通過I/O接口向自動變速器實(shí)驗(yàn)臺發(fā)送換擋 模擬信號，同時(shí)仿真器通過I/O接口從自動變速器實(shí)驗(yàn)臺上采集包括轉(zhuǎn)速和油門在內(nèi)的模 擬信號；所述自動變速器實(shí)驗(yàn)臺由左輪驅(qū)動電機(jī)(1)、右輪驅(qū)動電機(jī)(3)、自動變速器驅(qū)動電機(jī) G)、自動變速器( 和各傳感器組成，由所述自動變速器實(shí)驗(yàn)臺接收仿真器發(fā)出的電磁閥 控制信號并作出相應(yīng)的換擋動作；由仿真器輸出自動變速器電機(jī)的控制信號；同時(shí)由 各傳感器將實(shí)驗(yàn)臺架的運(yùn)行信息實(shí)時(shí)傳送至仿真器，并通過PC機(jī)中的監(jiān)控界面進(jìn)行監(jiān)控。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于仿真器的電控液力式自動變速器控制規(guī)律快速原型實(shí)驗(yàn)臺架，其特征是由PC機(jī)、仿真器和自動變速器實(shí)驗(yàn)臺組成；通過PC機(jī)將模擬汽車整車的數(shù)據(jù)模型經(jīng)編譯后存儲到仿真器中，由PC機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控和記錄整個(gè)實(shí)驗(yàn)臺架的運(yùn)行過程及結(jié)果，PC機(jī)與仿真器通過CAN數(shù)據(jù)總線進(jìn)行實(shí)時(shí)、雙向數(shù)據(jù)交流；仿真器用于實(shí)時(shí)仿真模擬的汽車數(shù)據(jù)模型，由仿真器通過I/O接口向自動變速器實(shí)驗(yàn)臺發(fā)送換擋模擬信號，同時(shí)通過I/O接口從自動變速器實(shí)驗(yàn)臺上采集模擬信號；自動變速器實(shí)驗(yàn)臺接收仿真器發(fā)出的電磁閥控制信號并作出相應(yīng)的換擋動作。本發(fā)明可大大地節(jié)省硬件電路的開發(fā)成本，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。
文檔編號G05B17/02GK102033493SQ20101051512
公開日2011年4月27日 申請日期2010年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月21日
發(fā)明者張炳力, 杜紅亮, 胡福建, 董彥文, 趙韓, 黃康 申請人:合肥工業(yè)大學(xué)