项目四任务4：线控转向系统性能测试-教学课件

主讲老师：汪俊东线控转向系统性能测试项目4：线控转向技术任务4.4《智能汽车线控底盘装调与测试》目录任务导入AssignmentINTRO学习目标LearningobjectivesCONTENTS0102知识准备Backgroundknowledge03任务实施Assignmentimplement课堂总结Classroomsummary0506课堂小测Classroomquiz04PART01任务导入AssignmentINTRO任务导入对于L3级别或者更高级别的智能汽车，在设计运行领域内，汽车会部分或者全程脱离驾驶员的操控，而改由智能驾驶系统对汽车定位驱动系统、转向系统和制动系统进行控制。其中，汽车的线控转向系统是面向智能驾驶执行端核心产品之一。汽车转向系统经过机械转向系统到线控转向系统的发展，但现阶段并没有针对线控转向系统的标准测试方法和评价方法。假设你是某家线控底盘解决方案供应商的测试工程师，需要对线控转向系统的性能进行全面的测试，你应该如何设计测试方案，如何执行测试计划并对测试结果进行分析呢?PART02学习目标Learningobjectives学习目标素质目标在任务中引入性能要求及试验方法的相关标准，养成规范化、标准化工作习惯；通过性能测试的任务，培养学生规范操作意识。能力目标能使用测试工具对线控转向系统各性能指标进行测试[A50]；能分析线控转向系统各性能测试曲线，并编写规范的测试用例[A51]。知识目标能讲解线控转向系统的关键性能指标[K54]；能解析说明线控转向系统的性能测试要求[K55]；能阐述说明线控转向系统的性能测试试验方法和步骤[K56]。PART03知识准备Backgroundknowledge一、线控转向系统性能要求1.性能测试指标（1）请求值θ_t：自动驾驶控制器通过总线发送的数值，也指线控转向系统通过总线接收到的数值；（2）实际值θ_r：方向盘或车轮上(或转向传动装置上)安装的转角传感器(或齿条位置传感器)测量并通过总线反馈的转动角度(或齿条位置)；方向盘行程测试指标示意图一、线控转向系统性能要求1.性能测试指标（3）目标值T：请求值达到稳定后的数值；（4）实际值变化率θ’：线控转向系统转动过程中实际值的变化斜率。方向盘行程测试指标示意图一、线控转向系统性能要求1.性能测试指标序号指标名称系统无故障单系统故障（以方向盘控制为例）（以方向盘控制为例）1实际值变化率θ’_max（°/s）≥500≥2502≥机械行程*90%≥机械行程*90%3对称性≤5%≤5%注1：对称性一一在相同环境和相同请求指令的情况下，左、右转向响应的差异。计算公式为：对称性=|左转测量值-右转测量值|/测试请求值。注2：针对方向盘转角接口，其它控制方式(如齿条位移控制)可根据转向系统传动比或设计参数进行推算。行程测试指标要求表格。一、线控转向系统性能要求2.斜坡测试指标（1）最大超调值（△θ1）：线控转向系统转动过程中最大实际值与目标值的差值；（2）稳态误差（△θ2）：线控转向系统转动过程中稳定实际值与目标值的差值；（3）跟随差值（△θ3）：线控转向系统转动过程中某一时刻实际值与请求值的差值；斜坡测试指标示意图一、线控转向系统性能要求2.斜坡测试指标（4）响应延迟时间（△T1）：自动驾驶控制器发出请求值的时刻与接收到实际值开始产生变化的时刻之间的时间差；（5）执行时间（△T2）：实际值开始产生变化的时刻与实际值第一次达到目标值90%时刻之间的时间差；斜坡测试指标示意图一、线控转向系统性能要求2.斜坡测试指标（6）稳定控制时间（△T3）：实际值第一次达到目标值90%时刻与实际值达到稳定的时刻之间的时间差；（7）动态跟随时间（△T4）：线控转向系统转动过程中同一变化方向请求值与实际值相同时所对应时刻的时间差。斜坡测试指标示意图一、线控转向系统性能要求2.斜坡测试指标斜坡测试指标要求表格。序号指标名称系统无故障（以方向盘控制为例）单系统故障（以方向盘控制为例）1最大超调值△θ1（°）2稳态误差△θ2（°）[0，66]°：≤0.5(66，θmax]°：≤1[0，66]°：≤0.5(66，θmax]°：≤13跟随差值△θ3（°）≤100≤100注：针对方向盘转角接口，其它控制方式(如齿条位移控制)可根据转向系统传动比或设计参数进行推算。一、线控转向系统性能要求2.斜坡测试指标斜坡测试指标要求表格。序号指标名称系统无故障（以方向盘控制为例）单系统故障（以方向盘控制为例）4响应延迟时间△T1（ms）≤80≤805执行时间△T2（ms）≤Min（θ_t/θ’，900）≤Min（θ_t/θ’，1800）6稳定控制时间△T3（ms）≤150≤1507动态跟随时间△T4（ms）≤80≤808对称性≤5%≤5%注：针对方向盘转角接口，其它控制方式(如齿条位移控制)可根据转向系统传动比或设计参数进行推算。一、线控转向系统性能要求3.正弦测试指标正弦测试指标示意图（1）幅值(Asin)：请求值在每个周期能够达到的最大值；（2）周期(Tsin)：请求值在相邻两个波峰或波谷时刻的时间差；（3）相位延迟时间(Td)：请求值和实际值在相邻的两波峰或波谷之间的时间差，即两个正弦波的相位差。一、线控转向系统性能要求3.正弦测试指标正弦测试指标要求表格。序号指标名称系统无故障（以方向盘控制为例）单系统故障（以方向盘控制为例）1相位延迟时间Td(ms)≤80≤802峰-峰差值（°）≤10≤10二、线控转向系统关键性能指标1.方向盘最大角速度方向盘角速度是描述车辆在转弯时方向盘转动的速度的参数，通常用度/秒（°/s）或度/分钟（°/min）来表示。方向盘转动二、线控转向系统关键性能指标2.方向盘转角滞后时间转向迟滞与转向输入下的横摆角速度滞后有关，因为横摆角速度滞后越多，在坐标系中转向迟滞也就越多。转向盘角跃阶输入特性二、线控转向系统关键性能指标3.系统稳定时间在阶跃响应性能指标定义，稳定时间定义为系统的响应收敛于输入信号一定范围内所需要的时间。斜坡测试性能指标二、线控转向系统关键性能指标4.控制精度控制精度是指反馈控制系统中最终的控制参数值与额定值的符合程度。斜坡测试性能指标二、线控转向系统关键性能指标5.最大扭矩测试按照GB17675-2021，乘用车方向盘转动力应该小于200N。在实际汽车在开发过程中，不同车企会根据经验进行不同的扭矩设置。方向盘扭矩三、试验准备1.场地条件试验应在封闭试验场地进行，试验场地应为干燥、平坦且清洁的，用水泥混凝土或沥青铺装的路面场地应有良好的附着系数。试验路面的纵向坡度应不超过0.10%，横向坡度应不超过0.50%。场地应有确定的安全空间，保证试验安全。封闭试验场地三、试验准备2.环境条件试验环境应满足如下要求：（1）环境温度0℃～40℃。（2）风速不大于3m/s。（3）天气干燥，没有降水和降雪。晴朗天气三、试验准备3.车辆条件试验开始前，车辆应按照如下要求进行准备:（1）轮胎气压充气至汽车制造商规定的数值；同轴左右轮胎的型号、胎面花纹、花纹深度、轮胎气压应保持一致；轮胎胎面花纹深度不低于初始花纹深度的50%；（2）车辆按制造厂的技术要求进行检查及必要的调整，转向系统预热至正常工作温度状况，冷却液温度应达到正常工作温度。试验车辆三、试验准备4.试验设备（1）角度采集精度不低于0.1°;（2）角度变化率采集精度不低于0.1/s;（3）设备需具有ADC与SBWS之间通信所采用的软硬件接口，可以采集记录表1中信号；（4）测试设备要满足动态数据的采样及储存，采样和存储的频率至少为100Hz;（5）如有需要，测试设备可具备数字量和模拟量信息的记录，并与总线数据同步记录。通信功能均正常PART04课堂小测Classroomquiz一、判断题3.稳定时间定义为系统的响应收敛于输入信号一定范围内所需要的时间。（）4.控制精度是指反馈控制系统中最终的控制参数值与额定值的差距程度。（

）✔×二、选择题1.在线控转向斜坡测试指标中，实际值开始产生变化的时刻与实际值第一次达到目标值90%时刻之间的时间差为（

）。A.响应延迟时间（△T1）B.执行时间（△T2）C.稳定控制时间（△T3）D.动态跟随时间（△T4）2.在线控转向正弦测试指标中，请求值和实际值在相邻的两波峰或波谷之间的时间差，即两个正弦波的相位差为（

）。A.响应延迟时间（△T1）B.执行时间（△T2）C.相位延迟时间(Td)D.动态跟随时间（△T4）BCPART05任务实施Assignmentimplement一、测试用例1.工具设备清单二、实施准备分类名称数量图例实训设备线控底盘1套测试电脑1套CAN分析仪1套千斤顶1台1.工具设备清单二、实施准备分类名称数量图例防护用品工作服1套安全帽1个工作手套1双辅助材料无纺布1张2.检查设备（1）穿戴好工作手套和安全帽，将工具设备等摆放在工位上。（2）检查线控底盘外观是否正常，内部零件是否齐全，线束连接是否正常。（3）用千斤顶举升线控底盘后轮，使后轮离地。（4）检查测试电脑外观是否正常。（5）连接CAN分析仪外观是否正常无破损。二、实施准备CAN分析仪3.连接设备（1）将车辆外接CAN0接口连接到CAN分析仪CAN1通道。二、实施准备连接CAN分析仪3.连接设备（2）通过拨码开关，将CAN1的终端电阻R1拨到ON的位置，接入终端电阻。二、实施准备接入终端电阻4.启动设备（1）按下车辆的电源开关，启动车辆。二、实施准备启动车辆4.启动设备（2）长按遥控器的电源键（左右各一个，同时长按3秒），启动遥控器。二、实施准备启动遥控器4.启动设备（3）将遥控器最右侧SWD拨杆开关往下拨动，进入遥控驾驶模式。（4）按下测试电脑的电源开关，启动测试电脑。二、实施准备进入遥控驾驶模式1.启动连接上位机（1）双击测试电脑桌面上的转向测试上位机图标，打开上位机。三、线控转向系统性能测试实施转向测试上位机三、线控转向系统性能测试实施上位机初始界面（2）单击“打开设备”，再单击“启动CAN”，单击“开始”，进入线控转向测试主界面。1.启动连接上位机切换为控制模式（1）单击“观测模式”，切换到“控制模式”。三、线控转向系统性能测试实施2.进入自动驾驶模式遥控器“遥控/自动模式切换开关”自动驾驶模式（2）按下遥控器后面的“遥控/自动模式切换开关”，进入自动驾驶模式，此时车辆双闪灯闪亮。三、线控转向系统性能测试实施2.进入自动驾驶模式三、线控转向系统性能测试实施3.存储文件（1）在数据记录界面单击“存储文件”。数据记录界面三、线控转向系统性能测试实施3.存储文件（2）在弹出的“存储文件”对话框，输入对应文件名，并单击“保存”。“存储文件”对话框进行车辆使能设置例：每次转向5°，直到转向至30°，进行控制参数设置。（注：不同性能指标测试需要进行不同的参数设置）在“车辆使能”界面，单击“转向未使能”，切换到“转向已使能”状态。三、线控转向系统性能测试实施4.设置控制参数进行转向操作（1）在数据记录界面单击“开始记录”，在“转向控制”操作界面，设置步长为5，模式为“单步模式”，单击“红色向右箭头”，设置方向盘转向期望角度为右转30度。三、线控转向系统性能测试实施5.开始记录数据反馈角度显示（2）在上位机查看转向反馈角度为30，车轮成功向右转动。（3）转向控制完成后，单击“归零”，回正车轮。三、线控转向系统性能测试实施5.开始记录数据三、线控转向系统性能测试实施6.数据加载与回放（1）在数据记录界面中单击“结束记录”，并单击“加载文件”。（2）在弹出的“打开”对话框，选择前面保存的文件，并单击“打开”。数据加载结束记录三、线控转向系统性能测试实施6.数据加载与回放（3）在数据记录界面中勾选“角度曲线”，并单击“生成曲线”。生成转向曲线三、线控转向系统性能测试实施6.数据加载与回放（4）上位机弹出“线控角度数据回放”对话框，将鼠标移动到曲线某个位置时，会显示曲线上某一点的数据，包括时间数据和车辆角度数据。转向角度曲线图三、线控转向系统性能测试实施7.数据生成（1）将一份记录数据的.txt文件复制到D盘根目录，分别取名为ce1.txt以及ce2.txt(注意是一份文件复制成两份改名放在D盘根目录。复制修改.txt文件三、线控转向系统性能测试实施7.数据生成（3）此时在D盘根目录下有转向响应时间测试的文件生成，打开可以看到每一步递增的响应时间。转向响应时间测试文件三、线控转向系统性能测试实施7.数据生成（4）单击生成稳态误差，生成稳态误差数据，此时在D盘根目录有转向稳态误差测试的文件生成，打开可以看到每次产生的误差值。转向稳态误差测试文件三、线控转向系统性能测试实施7.数据生成（4）单击生成稳态误差，生成稳态误差数据，此时在D盘根目录有转向稳态误差测试的文件生成，打开可以看到每次产生的误差值。转向稳态误差测试文件思政专栏2024年2月18日下午，江苏海安市应急管理局发布“情况通报”称，当日凌晨2时11分，位于海安经济技术开发区的亚太轻合金（南通）科技股份有限公司（以下简称南通工厂）车间内生产铝棒的铸造井区域发生爆炸。截至目前，共造成3人死亡，2人失联。亚太南通车间发生爆炸，铝加工安全生产再敲警钟南通工厂救援现场思政专栏初步原因分析是作业人员在铸造初始阶段发现引锭盘与模盘粘在一起，无法自然分离，违规使用金属棍撬压，导致大量铝液突然下泻与冷却水接触发生爆炸。必须严格遵守操作规程，加强现场安全管理，确保员工生命安全和生产的顺利进行。同时，要求企业加强员工的安全培训，提高安全意识，以及对关键设备和操作过程的监控，以预防类似事故的发生。爆炸后车间外场景亚太南通车间发生爆炸，铝加工安全生产再敲警钟四、线控转向系统性能测试与分析1.方向盘最大角速度测试与分析（1）分析转向测试数据曲线图一次性从0°转向至300°转向数据曲线图一次性从0°转向至－300°转向数据曲线图四、线控转向系统性能测试与分析1.方向盘最大角速度测试与分析（2）分析转向测试数据表格序号转向度数（°）转向指令下发时间（ms）转向角开始响应时间（ms）转向角达到目标值时间（ms）转向总用时（s）角速度（rad/s）10~3003064316945441480202.720~-3002998309844681200204.8（3）结合图与表分析，从0°到300°的时间为1.480秒，从0°到-300°的时间为1.200秒，原地转向的最大角速度约为204.8rad/s。四、线控转向系统性能测试与分析2.方向盘转角滞后时间测试与分析（1）分析转向测试数据曲线图以正弦周期4s为例数据曲线图四、线控转向系统性能测试与分析（2）分析转向测试数据表格（3）结合生成的转向响应时间测试表格以及正弦波数据曲线图，得出方向盘转角滞后时间为300ms。2.方向盘转角滞后时间测试与分析序号周期（s）转向指令到达0°时间（ms）实际转向角达到0°时间（ms）方向盘转角滞后时间（ms）149000290317315249200292292290349400294302300四、线控转向系统性能测试与分析3.系统稳定时间测试与分析（1）分析转向测试数据曲线图一次性从0°转向至180°转向数据曲线图一次性从0°转向至－180°转向数据曲线图四、线控转向系统性能测试与分析（2）分析转向测试数据表格（3）结合图与表，系统第一次达到180°后，产生超调量，等稳定之后的调整时间为705ms。结合图与表，系统第一次达到-180°后，产生超调量，等稳定之后的调整时间为740ms。3.系统稳定时间测试与分析序号转向度数（°）