基于PXI平臺(tái)的ESP系統(tǒng)性能測(cè)試系統(tǒng)介紹

ESP作為最新一代汽車主動(dòng)安全系統(tǒng)，ESP是基于汽車動(dòng)力學(xué)對(duì)汽車臨界失穩(wěn)狀態(tài)下施加準(zhǔn)確控制來(lái)提高汽車穩(wěn)定性的系統(tǒng)。因此為了驗(yàn)證ESP系統(tǒng)的性能，就需要大量實(shí)車試驗(yàn)。完成試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集將面臨兩大難題：一是，測(cè)試設(shè)備眾多（GPS、陀螺儀、非接觸式光電測(cè)速儀、輪速傳感器、壓力傳感器、觸發(fā)器等，如圖2所示），二是，測(cè)試環(huán)境惡劣（沖擊、震動(dòng)、高溫、高濕度等）。通過(guò)調(diào)研，我們選擇了LabVIEW 和 PXI的測(cè)試平臺(tái)。

ESP試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所依賴的數(shù)據(jù)采集設(shè)備采用了NI PXI系統(tǒng)以及相應(yīng)的PXI數(shù)據(jù)采集卡，上述系統(tǒng)與測(cè)試所需的傳感器構(gòu)成了ESP試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件部分，，傳感器、觸發(fā)器通過(guò)接線盒及電纜與采集卡或機(jī)箱相連。硬件系統(tǒng)搭建的過(guò)程中，我們遇到了一個(gè)問(wèn)題：我們采用的PXI機(jī)箱需要220V交流供電，而試驗(yàn)測(cè)試中車載電源是12V直流蓄電池，對(duì)此我們采用了逆變器將12V直流電轉(zhuǎn)變?yōu)?20V交流電，然后直接供給PXI機(jī)箱。為了避免汽車運(yùn)行過(guò)程中蓄電池電壓波動(dòng)對(duì)傳感器造成損壞以及影響測(cè)量準(zhǔn)確度，傳感器供電沒(méi)有直接采用蓄電池電源，而是通過(guò)穩(wěn)壓器將220VAC轉(zhuǎn)換到12VDC，進(jìn)而供給相應(yīng)的傳感器，電源系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示。220V交流逆變器和PXI機(jī)箱安裝在測(cè)試車輛后備箱的鋁合金支架上，如圖4所示，支架通過(guò)螺栓與車身地板相連，從而保證機(jī)箱在車輛行駛過(guò)程中不會(huì)晃動(dòng)。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件是在LabVIEW中實(shí)現(xiàn)的，主要應(yīng)用了LabVIEW中數(shù)據(jù)采集模塊、及文件IO模塊，針對(duì)眾多的測(cè)量信號(hào)，編程中我們采用了各信號(hào)分別采集、同時(shí)存儲(chǔ)的架構(gòu)，由于試驗(yàn)中采樣率不高（20Hz），信號(hào)同步要求不高，故采用了局部變量進(jìn)行信號(hào)的同步存儲(chǔ)。整體程序框架如圖5所示。程序前面板如圖6所示，前面板主要分為兩個(gè)區(qū)域，左側(cè)區(qū)域?yàn)榕渲脜^(qū)，主要用于試驗(yàn)過(guò)程中需要進(jìn)行輸入、更改的量，如信號(hào)采集端口的配置選擇，如模擬輸入通道（AI）的選擇，RS232端口的選擇，波特率的配置等，以及測(cè)量結(jié)果文件名稱的更改、存儲(chǔ)位置的選擇等。右側(cè)區(qū)域?yàn)樵囼?yàn)中重要檢測(cè)量的實(shí)時(shí)顯示，便于試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)明顯的錯(cuò)誤時(shí)，及時(shí)進(jìn)行儀器調(diào)整或檢修，并重新進(jìn)行測(cè)試。圖7、圖8為試驗(yàn)結(jié)果曲線。圖7中紅色點(diǎn)為試驗(yàn)中的標(biāo)樁，結(jié)果顯示車輛能順利通過(guò)單移線中的所有標(biāo)樁。圖8中品紅色的線表示ESP功能是否被激活，以及制動(dòng)主缸和各輪缸的壓力。

結(jié)論

ESP是未來(lái)汽車主動(dòng)安全系統(tǒng)發(fā)展的一大方向，ESP實(shí)車道路試驗(yàn)不僅是ESP控制系統(tǒng)優(yōu)劣的最終評(píng)判手段，ESP實(shí)車道路試驗(yàn)在ESP控制算法開(kāi)發(fā)階段也具有一定的指導(dǎo)意義。

基于PXI系統(tǒng)良好的可擴(kuò)展性，我們快速搭建了ESP系統(tǒng)性能試驗(yàn)的測(cè)試平臺(tái)，夏季在海南汽車試驗(yàn)場(chǎng)、冬季在黑河紅河谷試驗(yàn)場(chǎng)極端苛刻的試驗(yàn)環(huán)境下，測(cè)試系統(tǒng)準(zhǔn)確有效的采集了ESP系統(tǒng)試驗(yàn)的測(cè)試信號(hào)，大大推動(dòng)了863計(jì)劃底盤控制系統(tǒng)的研究，為我們自主底盤電控系統(tǒng)進(jìn)一步的完善提供了有力的支撐。