應(yīng)用領(lǐng)域： 控制與仿真
挑戰(zhàn)：根據(jù)新一代底盤" title="底盤">底盤發(fā)展趨勢(shì)搭建了四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)及轉(zhuǎn)向的新一代底盤實(shí)驗(yàn)平臺(tái)" title="平臺(tái)">平臺(tái),，并對(duì)其控制算法及運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行研究,。
應(yīng)用方案：使用National Instruments 公司的LabVIEW 軟件及PXI 控制新一代電動(dòng)車地盤運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及控制策略,。
使用產(chǎn)品：
LabVIEW 8.6 軟件開發(fā)平臺(tái);
PXI-1031 4 槽3U PXI 機(jī)箱;
PXI-8106 雙核2.16GHz 嵌入式實(shí)時(shí)控制器;
PXI-6229 M 系列數(shù)據(jù)采集卡;
PXI-8461 高速CAN 接口卡;
CompactRIO-9853 高速CAN 接口模塊
介紹
由于電機(jī)性能的提高、線控技術(shù)的發(fā)展,，使輪邊獨(dú)立驅(qū)動(dòng)與轉(zhuǎn)向車輛成為可能,。有學(xué)者稱未來的車輛可能是一個(gè)電腦與四個(gè)輪子的組合。此種車輛的一個(gè)重要特點(diǎn)即為它的特性是由機(jī)械平臺(tái)和電子系統(tǒng)及控制算法特性共同決定的,。本項(xiàng)目是對(duì)新一代車輛底盤的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行初步的探索驗(yàn)證,，采用基于NI 公司的PXI 平臺(tái)驅(qū)動(dòng)集成在輪邊的驅(qū)動(dòng)及轉(zhuǎn)向電機(jī)，使用LabVIEW 軟件對(duì)其進(jìn)行控制使得汽車可以完成前輪轉(zhuǎn)向,、后輪轉(zhuǎn)向,、四輪同向轉(zhuǎn)向、四輪異向轉(zhuǎn)向,、繞任意點(diǎn)原地轉(zhuǎn)向,、斜行等多種運(yùn)動(dòng)模式，并且可以通過變換不同的控制算法,，實(shí)現(xiàn)不同的車輛特性,， 而且也可以實(shí)車驗(yàn)證車輛的控制算法。
新一代底盤實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
由于電控技術(shù)的迅速發(fā)展,，我們可以預(yù)知新一代底盤將會(huì)含有 大量的電器電子設(shè)備,，相關(guān)研究表明在未來的二十年里，車輛的電子電器設(shè)備成本將會(huì)占到整車的 50%,。因此研究新一代底盤的性能將會(huì)主要集中于控制策略及算法的研究,。這也是我們搭建新一代底盤實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的原因。新一代底盤演示平臺(tái)采用了八個(gè)電機(jī)四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng),，獨(dú)立轉(zhuǎn)向,，同時(shí)為了減少轉(zhuǎn)向電機(jī)的無用功降低能耗并提高轉(zhuǎn)向靈敏性采用了零偏置的主銷，既主銷的各個(gè)參數(shù)均為零,。而且,，整車采用了線控轉(zhuǎn)向技術(shù)，同時(shí)可以根據(jù)轉(zhuǎn)向電機(jī)的反饋由力矩電機(jī)生成力感,。整車均由鋰電池組供電,，因此電池技術(shù)也是本項(xiàng)目研究課題之一。
PXI 硬件控制平臺(tái)
由于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要是電器電子為主體,，所以需要選擇高性能,、高精度的中控機(jī)，才能達(dá)到實(shí)時(shí)處理電器電子的反饋信息并根據(jù)此及駕駛員意愿調(diào)整車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),，并且可以方便快捷更改控制策略,，驗(yàn)證不同的控制算法。所以我們選擇了NI 公司的PXI-8106 這款高效處理器處理作為中央處理器,，PXI-6229 M 作為數(shù)據(jù)采集端口,， CompactRIO-9853 作為處理器與驅(qū)動(dòng)電機(jī)及轉(zhuǎn)向電機(jī)通訊接口,。選擇LabVIEW 作為軟件控制平臺(tái)是由于它是一種基于圖形化的編程語言的環(huán)境，便于開發(fā)者設(shè)計(jì),、調(diào)試程序,， 而且顯示端面可以作為整車的人機(jī)交互接口，使整車操控更加人性化,、簡(jiǎn)潔化,。另外，LabVIEW中集成了數(shù)據(jù)采集,、串口控制,、數(shù)據(jù)分析處理顯示等強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫。在PXI-8106處理中可以很流暢的運(yùn)行LabVIEW程序,，處理數(shù)據(jù),。同時(shí)可以規(guī)定程序運(yùn)行的級(jí)別，根據(jù)不同的工況及控制策略決策出控制級(jí)別,。
實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采用層次化控制,，自上而下，充分利用了各個(gè)層次的資源,，同時(shí)也降低了對(duì)PXI的性能要求,，從而降低成本。其中LabVIEW程序根據(jù)駕駛員意愿及整車目前狀態(tài)決策出整車運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),，通過PXI通訊結(jié)構(gòu)向個(gè)電機(jī)控制器發(fā)出控制指令,，各控制器控制電機(jī)執(zhí)行指令直至達(dá)到期望狀態(tài)并向PXI反饋電機(jī)的狀態(tài)參數(shù)。
結(jié)論
經(jīng)過實(shí)驗(yàn)測(cè)試,，PXI—LabVIEW控制平臺(tái)完全可以控制新一代底盤實(shí)驗(yàn)平臺(tái),，而且可以根據(jù)不用的控制策略改變整車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)并能處理、存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),。
另外,，基于LabVIEW的人機(jī)交互頁面能夠及時(shí)準(zhǔn)確的顯示各部分的狀態(tài)。