《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于PXI 平臺的新一代底盤實驗平臺研發(fā)
電子產(chǎn)品世界
伍家麟 孫海洋
吉林大學(xué)汽車工程學(xué)院
摘要: 應(yīng)用領(lǐng)域:控制與仿真挑戰(zhàn):根據(jù)新一代底盤發(fā)展趨勢搭建了四輪獨(dú)立驅(qū)動及轉(zhuǎn)向的新一代底盤實驗平臺,,并...
Abstract:
Key words :

  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)展趨勢搭建了四輪獨(dú)立驅(qū)動及轉(zhuǎn)向的新一代底盤實驗平臺" title="平臺">平臺,并對其控制算法及運(yùn)動特性進(jìn)行研究,。

  應(yīng)用方案:使用National Instruments 公司的LabVIEW 軟件及PXI 控制新一代電動車地盤運(yùn)動狀態(tài)及控制策略,。

  使用產(chǎn)品:

  LabVIEW 8.6 軟件開發(fā)平臺;

  PXI-1031 4 槽3U PXI 機(jī)箱;

  PXI-8106 雙核2.16GHz 嵌入式實時控制器;

  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電腦與四個輪子的組合,。此種車輛的一個重要特點即為它的特性是由機(jī)械平臺和電子系統(tǒng)及控制算法特性共同決定的,。本項目是對新一代車輛底盤的發(fā)展趨勢進(jìn)行初步的探索驗證,采用基于NI 公司的PXI 平臺驅(qū)動集成在輪邊的驅(qū)動及轉(zhuǎn)向電機(jī),,使用LabVIEW 軟件對其進(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,、繞任意點原地轉(zhuǎn)向、斜行等多種運(yùn)動模式,,并且可以通過變換不同的控制算法,,實現(xiàn)不同的車輛特性, 而且也可以實車驗證車輛的控制算法,。

  新一代底盤實驗平臺

  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)備成本將會占到整車的 50%,。因此研究新一代底盤的性能將會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驗平臺的原因,。新一代底盤演示平臺采用了八個電機(jī)四輪獨(dú)立驅(qū)動,,獨(dú)立轉(zhuǎn)向,同時為了減少轉(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,,既主銷的各個參數(shù)均為零,。而且,整車采用了線控轉(zhuǎn)向技術(shù),,同時可以根據(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)也是本項目研究課題之一,。

  PXI 硬件控制平臺

  由于實驗平臺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)到實時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)動狀態(tài),并且可以方便快捷更改控制策略,,驗證不同的控制算法,。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,、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),。同時可以規(guī)定程序運(yùn)行的級別,,根據(jù)不同的工況及控制策略決策出控制級別。

  基于PXILabVIEW控制整車行駛狀態(tài)

  實驗平臺采用層次化控制,,自上而下,,充分利用了各個層次的資源,同時也降低了對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)動趨勢,通過PXI通訊結(jié)構(gòu)向個電機(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)過實驗測試,PXILabVIEW控制平臺完全可以控制新一代底盤實驗平臺,,而且可以根據(jù)不用的控制策略改變整車運(yùn)動狀態(tài)并能處理,、存儲實驗數(shù)據(jù)。

  另外,,基于LabVIEW的人機(jī)交互頁面能夠及時準(zhǔn)確的顯示各部分的狀態(tài),。

 

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