基于AMESim的整车HIL实时模型仿真研究_(非常好)

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1、基于AMESim的整车HIL实时模型仿真研究蒋鑫、郑磊中国第一汽车股份有限公司技术中心摘要：应用模型平台仿真软件AMESim对某A级车建立整车实时仿真模型。在Matlab/SimulinkIO模型、VeriStand上位机软件及NI实时处理器系统中集成整车模型，建立HIL虚拟车辆测试环境，保证车辆动力系统控制器正常工作，在车辆不同工况下测试控制器功能。关键词：AMESim、实时仿真、HIL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，缩短产品开发周期，并行开发。产品开发过程中，需对其进行一系列的

2、测试，然而有些测试项目，比如失效测试、故障测试，很难在真实环境中进行并且测试危险、费用高、周期长，因此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有效手段。硬件在环仿真HIL(Hardwareintheloop)测试需要车辆模型在嵌入式实时硬件系统运行，模拟真实车辆环境，它们的广泛应用，促使着车辆模型从MIL仿真进入到HIL仿真。本文详述一汽利用AMESim软件和美国NI（NationalInstruction）硬件系统建立HIL系统的方法和过程。AMESim是SIEMENS公司开发的模型软件平台，拥有丰富的机械库、内燃机

3、库、传动库、动力学库、液压库、电子库等整车仿真所需模块，能够根据具体的建模车辆结构及配置快速搭建包括发动机、传动系及车辆动力学模型在内的整车模型，提供VeriStand接口，方便与IO模型及HIL实时系统集成，车辆模型编译成实时运行文件后下载至实时处理机中，使车辆控制器能够正常运行，实现整车HIL系统仿真。1HIL系统及测试需求基于HIL的半实物仿真技术是一种对电子控制单元的功能、系统集成和通讯进行测试的方法。汽车行业中，基于HIL仿真的测试环境针对被测车型进行建模仿真，并将其运行于与控制器闭环工作的实时环境中，实现对各个电控单元的复杂

4、测试。传统的控制器测试中，ECU和真实被控对象（实车或台架）形成闭环系统进行测试和验证；在HIL仿真测试中，ECU和仿真系统（硬件和软件）形成闭环系统进行测试和验证。由于HIL仿真系统使用了仿真模型替代真实的被控对象，因此模型必须精确地仿真被控对象的性能，包括其输入、输出特性，响应特性等等。实时仿真需要专业的实时仿真硬件，以及在仿真硬件上运行的实时操作系统。实时模型需要增加硬件IO接口模块，与实时操作系统一起经过目标平台编译器编译后，才能构成完整的HIL实时仿真系统。图1整车电控系统示意图HIL系统中包括硬件部分及软件部分，前者主要包括

5、：上位机PC、NIPXI实时组件、信号调理板卡、EFI故障注入单元、可编程电源、真实车辆负载元件、电子负载等，后者主要包括：AMESim车辆仿-1-真模型、SimulinkIO模型、上位机控制软件NIVeriStand、自动化测试软件等.整车HIL模型是基于HIL技术的车辆仿真测试平台的核心内容之一，用于实现真实电控系统在整车半实物仿真平台的闭环实时运行。整车模型及必要的实际电气负载模拟各电控系统的输入信号和负载，各电控系统的输出和必要的输入信号传输至实时模型及负载，通过上述方式实现整车各电控系统与实时模型的集成运行。整车半实物仿真平台

6、用于完成电控系统及整车的各种测试和评估工作，虚拟整车各模型必须满足整车电控系统控制、测试和车辆基本性能评估的全部要求。图2HIL系统模型开发流程用于完成整车装备的电控系统在各运行工况和各种环境下功能测试、协调控制测试、整车通信测试、各类故障模式下的测试；验证整车的安全性、协调性控制；为整车动力性、经济性和排放等整车性能的定性评估提供依据。2整车HIL实时模型车辆模型根据车型总成配置情况分为发动机、传动系、车辆动力学（包括轮胎、悬架、制动、转向及车身动力学模块）模型，此外HIL模型还包括驾驶员模型、道路及交通场景模型。在获取到目标车辆各总

7、成的功能及建模参数后，进行总成离线模型的搭建，离线模型需要进行功能验证及仿真精度验证，由于实时系统采用定步长求解器，因此需要在满足仿真精度要求的情况下对离线的总成模型进行简化，满足设定的步长要求（通常HIL仿真模型步长需要≤1ms），保证计算收敛。在HIL系统仿真中车辆模型将车辆仿真信号经IO模型传送到真实的控制器中，因此需要添加VeriStand信号接口，用来与IO模型连接，进行信号传递。2.1发动机实时模型针对HIL模型的实时性要求，采用MVEM(MeanValueEngineModel)均值发动机模型，在满足发动机模型功能的前提下

8、，减少处理器资源的消耗。发动机模型主要包括燃烧模型、热模型、摩擦模型、电器负载模型、失火模型、排放模型。根据模型需求，搭建离线总成模型验证功能及精度。进行模型简化，简化后验证功能及精度。完成模型简化后添加上