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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 柴 油 机 高 压 共 轨 电 控 系 统 开 发 方 案 的 研 究一、前言随着汽车工业的高速进展,传统的手工编程的方式已越来越不能满意产品的开发周期及掌握算法的牢靠性要求 掌握程序的无缺陷要求）；目前许多国外闻名厂商如 Audi 、AVL、BMW、Bosch、Ricardo Engineering 、Siemens、Ford 等普遍采纳基于模型的 V 模式开发方案,如下列图；二、传统与现代 ECU开发流程的对比一）传统 ECU开发流程传统 ECU开发流程可概括如一下：1）依据调查清况用文字说明的方式定义需求和设计目标； 依据过去的体会提出系
2、统结构；由硬件人员设计并制造硬件电路；由掌握工程师设计掌握方案,并将掌握规律用方程一的形式描述出来；5）由软件人员采纳手工编程的方式实现掌握规律；6）由系统工程师或电子专家将代码集成于硬件电路中；用真实掌握对象或测试台对系统进行测试；由上述过程可以看出,传统的开发方法至少存在 3 个较大的问题：1对掌握规律的掌握特性或掌握成效仍没有把握的情形下,硬件电路已经制造,增加 风险； 2 假如在测试过程中显现问题,很难确定是掌握策略不抱负仍是软件代码有错 误,同时手工编程占用大量的时间,在有了掌握策略后要等待很长时间才能对其进行验证 和测试,发觉掌握方案不抱负,需要进行修改时,大量的时间又将耗费在软件
3、的修改和调 试上； 3 在测试过程中由于涉及的部门太多,简单引起治理和谐问题,导致开发周期变 长；1 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 由此看来,传统的依靠手工编程、大量试验验证的设计流程已经很难胜任新的开发需求；二）现代 ECU开发流程现代 ECU开发流程是用集成一体化的开发环境高效地完成开发与测试工作；开发流程采纳 V 模式：离线功能仿真- 快速掌握原型 - 代码生成 - 硬件在环仿真 - 参数标定；其实现步骤如下： 1）利用 Matlab/Simulink 进行掌握算法的仿真模型的构建,实现离线功能仿真
4、； 2）利用 Matlab RTW Build 工具生成浮点运算 C代码； 3）利用 dSPACE PPCTools编译连接生成可执行代码并下载到 MicroAu-toBox 或 AutoBox 中实现掌握算法的硬件在环仿真,以验证掌握算法的合理性和精确性；载到掌握系统硬件中,进行系统调试和检测；4）把生成的经过硬件在环验证过的掌握算法下 5）掌握系统的整机标定；考虑到实际掌握系统的实时性要求,开发人员往往期望从 Simulink 图形程序所生成的 C代码为精炼的、定点的、ANSI C 代码,以提高掌握器的执行效率；TargetLink 就是满意开发人员此项需求的工具,它可以实现和 Matla
5、b/Simulink 的无缝连接,生成的代码牢靠性高,易读性好；可产生定点运算代码,适应多种微处理器和编译器；基于对掌握算法执行效率的考虑,作者采纳 Simulink + TargetLink高压共轨电控柴油机硬件系统 +s 高压共轨柴油机硬件在环仿真系统标定工具 Vector CANape ）,实现高压共轨柴油机电控系统 V模式开发流程；三、 V 模式开发流程一）掌握算法模型的构建 Matlab/Simulink/Stateflow模块以及大量的掌握算法和信号处理工具箱,供应了一个完整的汽车电子系统级设计、环境；它能够完整地定义 ECU的功能,无论是基于时间的仍是基于大事的算法都可以通过模型
6、来描述；此外,图形化的编程方式更加便利了开发人员进行高效的算法开发以及系统仿真调试,通过对掌握算法进行不断地修改调试,能够尽早地排除大量的算法问题,因而提高了开发效率；整个高压共轨电控系统的掌握算法采纳模块划分的方式进行 Simulink 图形化编程和仿真调试；作者主要以怠速闭环 PI 掌握器为例进行系统开发说明 其它掌握模块算法开发类似）；系统采纳增量式预限积分方式的 PI 掌握器,怠速闭环 PI 掌握器的 Simulink 系统模型框图如图 2 所示；2 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 二） Targe
7、tLink 嵌入式定点代码生成对于 Simulink 环境下的掌握算法模型,在进行嵌入式代码生成之前,需要进行Simulink 模型至 TargetLink 模型的转化以及变量的定标过程 a 为了保证模型转换精度 TargetLink 供应 3 种仿真环境：模型在环仿真、软件在环仿真和处理器在环仿真以方便开发人员进行仿真比较；模型在环仿真主要是针对由 Simulink 模型转换来的 Tar-getLink 模型的仿真,仿真仍是基于模型的浮点运算的仿真,其仿真结果和 Simulink 下的模型仿真结果完全相同,在此种仿真模式下,可以对一模型进行 Simulink 模型至TargetLnk 模型或
8、 TargetLink 模型至 Simulink 模型的相互转换；软件在环仿真主要是针对基于由模型生成的定点 C代码的仿真；处理器在环仿真主要是基于所生成的 C代码被下载到掌握器硬件中的仿真 需要特定的硬件开发板及工具包）；通过比较掌握模型算法的模型在环仿真和软件在环仿真的结果,可以有效地确定 Tar-getLink 生成代码的精度以及模型算法的合理性；v 对基于图 2 的怠速闭环掌握算法进行了静态无外加干扰信号）和动态下外加干扰信号引起 PI 掌握器的阶跃响应）的模型在环仿真和软件在环仿真的对北,以考察TargetLink 生成代码的精度；3 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -
9、第 3 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 由图 3、图 4 可以看出,无论动态特性仍是静态特性,利用TargetLink所生成的定点 C代码具有较高的精度；在静态特性下,代码仿真和模型仿真结果的最大相对偏差为0008,在动态特性下,其最大相对偏差为0.3 ；因而 TargetLink的代码转化精度是完全满意实际掌握系统的公差和精度要求的；图 5 为 TargetLink 所生成的代码在不同处理器上与手工编程代码比较结果困；由图 5可见,对于大多数处理器而言,TargetLink 所生成的代码精炼,且具有较高的执行效率；三）硬件在环仿真利用 MC68376的 Vis
10、ionclick开发编译环境,可以胜利地实现掌握策略C代码与底层汇编程序的编译连接,并下载到高压共轨柴油机硬件系统中运行,从而构建了整个高压共轨掌握系统的整体框架；然而对于所构建的掌握系统,需要进行掌握策略的验证以及具体掌握参数的优化标定,为了更好地实现对掌握策略算法的试验验证,在进行发动机台架4 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 试验之前,需要对掌握策略算法进行硬件在环仿真,这样一方面可以防止由于掌握策略的 不合理而导致发动机的损坏,另一方面可以削减大量的人力和物力以及试验周期；图 6 为高压共轨电控柴油机
11、硬件在环仿真系统结构图,整个硬件在环系统由 PC机、发 动机掌握系统和硬件在环掌握器 3 部分组成；发动机模型运行于 PC机中,硬件在环掌握器 在接收到 PC机发送的驾驶员指令、环境因素参量以及发动机转速信号后,向发动机掌握系统发送经过D/A 转换的掌握信号以及发动机此时的相位信号凸轮轴传感器信号,曲轴传感器信号）,同时不断接收发动机掌握系统所发出的喷油驱动信号和供油驱动信号,并发送 至 PC机, PC机中的发动机模型依据所接收到的驱动信号,以及当前的发动机工作状态,发出转速信号,从而形成整个系统的转速闭环和油量闭环的仿真系统；利用该硬件在环仿真系统,可以对掌握算法模型进行实际仿真测试；图 7
12、 为所构建的 高压共轨柴油机电控系统在启动及其怠速工况下的转速和油压闭环的硬件在环仿真结果；通过使用硬件在环仿真系统,可以有效地对掌握策略进行仿真优化测试,并依据仿真测试结果不断地进行掌握策略的优化,最终实现对实际掌握算法执行结果的试验验证以及实际 掌握策略参数的预标定；四）参数标定5 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - ECU安装在特定车型上时需要对掌握参数进行修改,以匹配车型的变化,此阶段是 参数标定阶段；在 ECU程序中大量的掌握参数在标定过程中需要更换,这一过程往往要进 行许多试验；诊断功能与反常状态的
13、参数也需要标定；这些参数之间的相互影响使得标定工作特别困难；标定工作在过去被看作是独立的阶段,由独立部门来完成；但在现代的开 发流程中,在设计的早期与硬件在环仿真阶段就可以对参数进行初步标定,从而削减后期 的标定工作；在进行标定之前,需要进行标定参数数据库的构建；为了便利开发人员进行标定数据库的构建, TargetLink工具在实现Simulink模型框图至嵌人式定点ANSI C 代码的生成过程中,将同时生成一个ASAP2标定数据库文件）以记录生成的标定参数map的数据信息；开发人员只要将此标定信息文件导人至标定工具即可实现整个标定数据文件的构建；本系统采纳 Vector 公司的 CAN ap
14、e 标定工具,利用基于CCP协议的电控柴油机标定系统胜利地实现了整个掌握系统的硬件在环仿真系统上的预标定和实际样机标定试验；四、结论 1 Matlab/Simulink可以有效地实现基于模型的掌握算法的构建和仿真； 2 TargetLink 是一种高效的 Simulink 模型至嵌人式定点 ANSI C 代码的生成工具；利用 Tar-getLink 的模型仿真和软件仿真工具可以有效地掌握模型算法的生成精度和掌握算法的精确性；3利用硬件在环仿真系统可以有效地实现掌握算法的硬件在环仿真试验验证； 4 利用 TargetLink生成的模型标定文件,可以有效地构建标定数据库；利用Vector CANape 标定工具,可以有效地实现掌握策略的预标定和试验样机标定； 5 Simulink TargetLink高压共轨电控柴油机硬件系统高压共轨电控柴油机硬件在环仿真系统十标定工具 Vector CANape ）是一个比较高效的高压共轨柴油机电控系统V模式开发方案；6 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 6 页