车辆动力学模型嵌入式仿真平台开发

【摘要】目前，汽车市场对产品表现出快速性、多样性的需求，这就要求汽车企业快速开发出多样性的产品，为了缩短产品开发周期，并行开发策略被提上了日程。当产品开发出来以后，需对其进行一系列的测试，然而有些测试项目，比如失效测试，很难在真实环境中进行并且测试的费用较高，这会导致开发成本较高。现在，许多工程师都把硬件在环仿真作为缩短开发周期和降低开发成本的典型方法。现在，很多汽车企业及研究机构都建立了自己的车辆驾驶模拟器，用于新技术的研究、实验和开发，利用驾驶模拟器代替真实车辆进行道路实验，降低汽车产品开发成本和周期。硬件在环仿真测试和驾驶模拟器都需要车辆动力学模型在嵌入式实时硬件系统上运行，模拟真实车辆环境，它们的广泛应用，促使着车辆动力学模型从PC机进入嵌入式实时硬件系统。在国外，像CarSim,Tessis等公司都开发了应用于多种嵌入式实时硬件系统的车辆动力学模型，并且开发出了成熟的商业软件。同时国外在车辆驾驶模拟器方面的研究比较早，从在20世纪80年代开始，美国、德国等国的汽车公司纷纷建立了自己的开发型汽车驾驶模拟器，车辆动力学模型很早就被它们应用于实时硬件系统上运行。而国内在这方面的研究起步比较晚，目前还没有像CarSim、VeDYNA这类的商业软件，也没有将车辆动力学模型应用于嵌入式实时硬件系统，而且在国内吉林大学开发的世界排名第二的开发型ADSL驾驶模拟器中，车辆动力学模型也只是在PC机上运行，并没有将其应用在嵌入式实时硬件系统上运行。因此本文针对国内在这方面的空白展开研究。本文以ASCL车辆动力学模型和dSPACE实时硬件系统为例，对车辆动力学模型嵌入式仿真平台开发的相关问题进行了研究。文章首先对ASCL车辆动力学模型的七大系统、功能模块划分及其对外开放的函数的功能进行了简单介绍，为车辆动力学模型嵌入式仿真平台的开发打下基础。然后本文在工程师常用的两种开发环境——C语言和Simulink下对开发车辆动力学模型嵌入式仿真平台进行了研究。研究了PC机与dSPACE之间的通信机制，开发了控制界面工具，通过界面化的操作解决了模型的下载及运行控制问题；对dSPACEDS1006RTLib机制、内存操作、Matlab与C混合编程和S-Function进行了研究，解决了驱动模型在dSPACE上运行的问题和参数文件处理的问题；对DS2210RTLib和DS2210RTI进行了研究，根据ADSL驾驶模拟器的需求配置了ASCL车辆动力学模型的输入/输出接口，为工程师进行硬件在环仿真实验提供参考。本文最后对ASCL车辆动力学模型在dSPACE上的运行效率问题进行了研究。对CarSimRT和ASCL车辆动力学模型的运行效率在PC机和dSPACE环境下进行了对比测试和结果分析，从GCC编译器优化选项和AMD64处理器角度提出了ASCL车辆动力学模型运行效率的优化方法。对ASCL车辆动力学模型进行了一定的优化，改进了轮胎模型的部分算法，使其性能在PC机上提升了将近1倍，在dSPACE上提升了将近2倍。
【作者】鲁蒋立；
【导师】詹军；
【作者基本信息】吉林大学，车辆工程，2014，硕士
【关键词】dSPACE；车辆动力学模型；仿真；嵌入式；

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