dSPACE快速控制原型在金屬帶式無級(jí)變速器控制中的研究
摘要：本文借助dSPACE實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng),設(shè)計(jì)出金屬帶式無級(jí)變速器（CVT）電液控制系統(tǒng)ECU快速控制原型（RCP）解決方案。并對(duì)所設(shè)計(jì)的ECU配合實(shí)際的金屬帶式CVT電液控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真實(shí)驗(yàn)研究,取得了良好的效果,并大大縮短了后期相關(guān)控制器的開發(fā)周期。
關(guān)鍵詞：快速控制原型,無級(jí)變速器,dSPACE
1.引言
金屬帶式無級(jí)變速器已經(jīng)成為現(xiàn)代汽車變速器發(fā)展的趨勢,其中電液系統(tǒng)的控制是該研究所涉及的一個(gè)核心問題。能否快速有效的對(duì)CVT進(jìn)行研究,在很大程度上取決于電液控制系統(tǒng)尤其是ECU的軟硬件設(shè)計(jì)能力。
傳統(tǒng)的ECU控制開發(fā)需要反復(fù)進(jìn)行控制算法仿真和代碼編寫,這種方法會(huì)導(dǎo)致開發(fā)周期長、費(fèi)用高、可靠性差�，F(xiàn)代的ECU控制開發(fā)流程普遍采用快速控制原型（RCP）,具有代表性的是德國dSPACE公司開發(fā)的一套基于MATLAB/Simulink控制系統(tǒng)開發(fā)及測試的工作平臺(tái)——dSPACE實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)。dSPACE實(shí)時(shí)系統(tǒng)充當(dāng)控制算法和邏輯代碼的硬件運(yùn)行環(huán)境,通過I/O板與控制對(duì)象連接進(jìn)行研究和實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證控制方案的可行性,大大簡化了開發(fā)過程,提高了開發(fā)效率。本文借助dSPACE實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng),根據(jù)金屬帶式CVT電液系統(tǒng)的具體要求對(duì)ECU進(jìn)行快速控制原型,所設(shè)計(jì)的ECU配合實(shí)際的金屬帶式CVT電液系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真實(shí)驗(yàn),取得了良好的效果,極大的提高了CVT控制系統(tǒng)的開發(fā)效率。
2.dSPACE系統(tǒng)介紹
2.1dSPACE硬件系統(tǒng)[1]
圖1 dSPACE AutoBox硬件系統(tǒng)
本研究采用的是dSPACE AutoBox硬件系統(tǒng),如圖1所示。其中處理器板dS1005是Motorola公司的PowerPC750,主頻480Hz,通過以太網(wǎng)與PC主機(jī)進(jìn)行通信。I/O板dS2210適用于多種I/O而插槽有限的情況,通過32位的PHS總線與處理器板dS1005進(jìn)行通信。
2.2dSPACE軟件系統(tǒng)
dSPACE的軟件包括代碼的生成及下載軟件和測試軟件兩種。
代碼的生成及下載是由MATLAB/RTW與dSPACE系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)接口[2]（RTI）來完成。實(shí)時(shí)工作間（RTW）實(shí)現(xiàn)從Simulink模型到dSPACE實(shí)時(shí)硬件代碼的無縫自動(dòng)下載,RTI提供相應(yīng)的I/O模型。
dSPACE提供的測試軟件主要有：ControlDesk綜合實(shí)驗(yàn)環(huán)境、MLIB/MTRACE實(shí)現(xiàn)自動(dòng)試驗(yàn)及參數(shù)調(diào)整軟件,本研究采用的是ControlDesk綜合實(shí)驗(yàn)環(huán)境。ControlDesk綜合實(shí)驗(yàn)環(huán)境可以實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)硬件的可視化管理、用戶虛擬儀表的建立、變量的可視化管理、參數(shù)的可視化管理、試驗(yàn)過程自動(dòng)化。
3.CVT電液控制系統(tǒng)ECU快速原型解決方案
3.1CVT控制目標(biāo)
金屬帶式CVT速比控制和夾緊力控制是相互耦合的,即夾緊力變化必然要引起速比的變化。在實(shí)時(shí)控制過程中,并不考慮兩者之間的相互影響。金屬帶式CVT速比 定義為主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速與從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速之比：
金屬帶式CVT所傳遞的最大轉(zhuǎn)矩與夾緊力和主動(dòng)輪半徑之間的關(guān)系為：
3.2CVT電液控制系統(tǒng)
本研究金屬帶式CVT采用的電液控制系統(tǒng)[3]如圖2所示。電液控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主動(dòng)輪速比控制、從動(dòng)輪夾緊力控制、方向控制和閉鎖控制,由于方向控制和閉鎖控制只在汽車起步和倒檔時(shí)起作用,可以單獨(dú)考慮,本研究只對(duì)CVT主動(dòng)輪速比控制、從動(dòng)輪夾緊力控制進(jìn)行研究。
ECU首先接收來自傳感器轉(zhuǎn)換的電信號(hào),包括發(fā)動(dòng)
