项目五任务5：线控制动系统标定功能开发-学生手册

任务5.5线控制动系统标定功能开发-学生手册【任务导入】当你坐在汽车驾驶座上，手握方向盘，眼前的路况如同一幅画卷展开。但你是否想过？车辆是如何保证安全和稳定性的呢？靠的是线控制动系统，线控制动系统通过一系列精密的通信协议确保车辆在你的控制下运行平稳。线控制动系统从航空技术领域引入，在线控底盘技术中是难度最高的，但也是最关键的技术，线控制动系统掌控着自动驾驶的底盘安全性和稳定控制。假设你是某家线控底盘解决方案供应商的测试工程师，需要到现场完成低速无人物流车线控制动系统的调试工作，你应该如何完成任务呢?SHAPE提示：此次任务我们将模拟不同驾驶场景和车辆状态，通过发送和接收各种指令和数据包，来检验通信协议在不同情况下的表现。提示：此次任务我们将模拟不同驾驶场景和车辆状态，通过发送和接收各种指令和数据包，来检验通信协议在不同情况下的表现。

【学习目标】素质目标根据线控制动最大压力标定的任务要求，培养学生的精益求精的态度；培养学生的创新精神，激发学生的创新能力；将6S管理规范意识升华成工作习惯，保持工作环境的整洁和有序。知识目标能解释说明线控制动系统标定的定义[K75]；能阐述线控制动系统标定的原理[K76]；能阐述压力闭环标定的基本原理[K77]；能用自己的语言解释压力闭环基本原理[K78]。能力目标能编写线控制动系统最大制动压力标定代码[A70]；能完成线控制动系统最大制动压力标定[A71]；【知识准备】一、线控制动系统标定的概念基础1.线控制动系统标定的定义线控制动系统标定的定义是指在车辆开发和生产过程中，对线控制动系统进行的一系列测试和调整过程，以确保系统的性能满足既定的设计标准和安全要求。标定过程设计到对系统的各个组成部分，如传感器、执行器、控制单元等进行精确的测量、调整和优化，以实现最佳的制动性能和响应特性。标定的主要目标包括：确保制动系统的响应时间、制动力的精确度和稳定性符合设计要求；调整踏板感觉模拟器，以提供与驾驶员期望相符的踏板反馈力；优化制动力分配策略，以实现最佳的车辆稳定性和制动效果；验证系统的冗余设计和故障诊断功能，确保在各种工况下的安全性能。标定过程通常需要使用专业的测试设备和软件工具，通过模拟不同的驾驶条件和制动需求，对系统进行全面的测试和评估，标定结果将直接影响到车辆的制动安全性和驾驶体验。2.线控制动系统标定的原理线控制动系统标定的原理是确保线控制动系统的所有组件协同工作，以满足车辆制动性能的精确要求，标定过程通常包括以下几个关键步骤和原理：（1）传感器标定：对制动踏板位置传感器、踏板力传感器等进行标定，确保它们能够准确测量驾驶员的制动意图并转换为电信号。（2）信号处理：处理传感器信号，包括信号的滤波、放大和数字化，以便控制单元能够准确解释驾驶员的输入。（3）控制策略开发：开发和优化控制策略，包括制动力计算、制动力分配、踏板感觉模拟和故障诊断等。（4）执行器响应调整：调整执行器的响应，确保它们能够根据控制单元的指令快速且准确地产生所需的制动力。（5）参数优化：根据测试结果，调整控制参数，如增益、时间延迟、滤波系数等，以优化系统性能。（6）数据记录与分析：记录测试过程中的所有相关数据，进行详细分析，以识别系统性能的瓶颈和潜在的改进方向。（7）标定工具和方法：使用专业的标定工具和方法，如标定软件、测试台架、传感器校准设备等，以实现精确的标定。（8）持续迭代：标定是一个持续迭代的过程，随着测试的深入和系统理解的提高，可能需要多次调整和优化。线控制动系统标定的目的是为了实现精确的制动控制，提供良好的踏板感觉，并确保系统的安全性和可靠性，标定过程需要综合考虑车辆动力学、人机交互、电子控制和机械工程等多个方面3.线控制动系统标定的作用线控制动系统标定的作用主要体现在以下几个方面：（1）确保安全性。通过对系统的精确标定，确保在各种工况下都能提供足够的制动力，满足安全标准。（2）提高响应速度。标定可以优化系统响应时间，确保驾驶员的制动意图能够迅速准确地转化为实际的制动力。（3）实现精确控制。标定确保制动力的分配和调节能够根据实际驾驶条件和车辆状态进行精确控制。（4）系统集成。确保线控制动系统与车辆其他控制系统（如ABS、ESP、ACC等）的集成和协同工作。（5）适应不同环境。通过环境适应性测试和标定，确保系统在不同环境条件下（如温度、湿度）都能稳定工作。（6）数据记录与分析。标定过程中收集的数据可用于进一步分析系统性能，为未来的系统改进和升级提供依据。（7）持续性能优化。标定是一个持续的过程，随着技术进步和用户反馈，系统性能可以不断优化。线控制动系统标定是确保系统性能、安全性和可靠性的关键步骤，对于提高车辆的整体性能和满足现代汽车工业的高标准至关重要。二、线控制动系统压力闭环标定1.压力闭环基本原理压力闭环原理是一种自动控制系统的反馈机制，用于确保系统输出能够精确地跟随期望的设定值。这种原理广泛应用于各种工业和工程领域，包括线控制动系统中的压力控制，以下是压力闭环原理的基本组成部分和工作流程。（1）设定值。这里主要是指系统期望达到的目标压力值，通常由操作者设定或由系统根据特定条件自动计算出。（2）传感器测量。使用压力传感器来实时测量系统中的实际压力值。这些传感器能够将压力信号转换为电信号，以便进行进一步的处理。（3）信号处理。测量得到的压力信号被传输到控制器或控制单元，该单元将测量值与设定值进行比较。（4）比较与偏差计算。控制器计算测量值与设定值之间的偏差。如果实际压力与期望压力不符，控制器会计算出一个误差信号。（5）控制器。根据偏差信号，控制器决定需要采取的行动。在现代控制系统中，控制器通常使用复杂的算法（如常用的PID控制算法）来计算控制信号。（6）执行器响应。控制器的输出信号被发送到执行器，执行器根据控制信号调整其工作状态，以改变系统中的压力。（7）反馈调整。执行器的动作导致系统中的压力发生变化，压力传感器再次测量新的压力值，并将这个值反馈给控制器，形成一个闭环。2.压力闭环标定基本原理线控制动系统中，压力闭环标定是一个关键的步骤，用于确保系统在不同的使用条件下都能提供准确和可靠的制动力。以下是线控制动压力闭环标定的基本原理。（1）传感器信号采集。首先，系统通过各种传感器收集驾驶员的制动意图和车辆状态信息。（2）中央控制单元（ECU）处理。传感器收集到的信号被传输到ECU，该单元根据制动意图和车辆状态计算出所需的制动力，并生成响应的控制指令。（3）执行器响应。生成响应的控制指令会被发送到执行器，这些执行器调节制动液的压力，以产生所需的制动力。（4）压力闭环反馈。制动力的实现依赖于制动液压力的精确控制。系统使用压力传感器实时监测制动液的压力，并将其反馈给ECU。这里常用到PID算法进行控制。（5）标定与调整。在标定过程中，ECU会根据压力传感器的反馈调整控制指令，以确保实际制动力与目标制动力一致。这可能涉及到对执行器的精细调节，直到系统达到预期的性能标准。3.压力闭环标定控制算法针对液压驱动单元为“电动机+减速机构”形式的EHB系统进行主缸液压力控制，大多数的控制算法是闭环反馈控制。如ibooster系统和e-ACT系统采用液压闭环反馈，这种控制算法的思路是将被控对象输出的实际值与期望的目标值进行对比，然后将二者的偏差经过控制器的处理后输送给执行器。而如何利用好二者偏差进行控制器的设计是这种控制算法设计的重中之重。研究中多以PID控制算法对主缸液压力进行反馈控制。在具体应用PID控制器时，需要对其控制参数进行整定，以产生适当的输出量来控制电动机。提出一种集成式I-EHB液压力分段比例—积分PI控制方法，利用基于系统改进的田口方法求出分段PI控制器的最优控制参数。所设计的鲁棒性液压力控制方法鲁棒性强，响应迅速，在500次试验内均保持稳健。为了在执行机构全工作范围内取得良好的液压控制效果，采用基于增益调度的PI控制算法进行液压力控制，以指令液压为调度变量，液压控制器在不同的局部控制器之间切换，局部控制器采用PI控制。三、线控制动标定代码解析1.导入部分#include是preprocessor的一条指令，负责把#include的文件中的内容全部copy到当前文件的#include所在的位置，也就是用该文件中的内容取代#include这条指令。#include"CommonTypes.h"#include"CAN0_Int_DataProcess.h"#include"TaskPeriodSet.h"#include"CAN0_TP_DataProcess.h"#include<mc9s12xep100.h>#include"CAN1_TP_DataProcess.h"#include"CAN2_TP_DataProcess.h"#include"Key_Button_Device.h"#include"ADC.h"#include"Braking_Calibration.h"2.定义变量在编程中，Int8表示一个8位的整数类型，它通常用来存储范围在-128到127之间的整数。代码中将一个名为Limit_pressure的变量的值设置为0。这个变量用于限制设置压力的上限值。Int8表示制动系统需要处理压力值的范围在Int8类型所支持范围内，即用8个比特位保存此数据，并为整数类型。Int8Limit_pressure=03.定义函数SetLimit_pressure是一个函数，它的目的是设置限制压力Limit_pressure变量的值。这个函数接受一个参数value，这个参数的类型是Int8。函数的主体非常简单，它将传入的参数值赋给全局变量Limit_pressure。voidSetLimit_pressure(Int8value){Limit_pressure=value;}4.设置最大压力代码片段是用于初始化刹车系统的一个函数。这个函数Init_Braking1在C语言中定义，并且调用了另一个函数SetLimit_pressure来设置一个限制压力值。voidInit_Braking1(){SetLimit_pressure(50);}【任务实施】一、实施准备1.工具设备清单表4-5-SEQ表4-5-\*ARABIC1工具设备清单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UCBDM下载器1套千斤顶1台防护用品工作服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。（选择在实训室场地测试时需要做此操作）（4）检查测试电脑外观是否正常。（5）检查CAN分析仪外观是否正常无破损。（6）检查BDM下载器外观是否正常无破损。二、连接设备1.连接CAN分析仪与车辆（1）将车辆外接CAN接口连接到CAN分析仪CAN1通道，如REF_Ref170409103\h图5-5-1所示。图5-5-SEQ图_5-5-\*ARABIC1连接CAN分析仪（2）通过拨码开关，将CAN1的终端电阻R1拨到ON的位置，如REF_Ref170409109\h图5-5-2所示，接入终端电阻。图5-5-SEQ图_5-5-\*ARABIC2接入终端电阻（3）使用USB连接线将CAN分析仪连接到电脑。2.连接BDM下载器与车辆（1）拆卸VCU的两颗固定螺栓，并拆卸VCU底板，如REF_Ref170409117\h图5-5-3所示。图5-5-SEQ图_5-5-\*ARABIC3拆卸VCU（2）连接BDM下载器和VCU，如REF_Ref170409122\h图5-5-4所示，注意连接线束的方向（线束突起朝里）。图5-5-SEQ图_5-5-\*ARABIC4连接BDM下载器和VCU（3）连接BDM下载器和测试电脑，如REF_Ref170409128\h图5-5-5所示图5-5-SEQ图_5-5-\*ARABIC5连接BDM下载器和测试电阻3.启动设备（1）确认设备连接无误后，按下车辆的电源开关，启动车辆，如REF_Ref170409132\h图5-5-6所示。图5-5-SEQ图_5-5-\*ARABIC6启动车辆（2）长按遥控器的电源键（左右各一个，同时长按3秒），如REF_Ref170409138\h图5-5-7所示，启动遥控器。图5-5-SEQ图_5-5-\*ARABIC7启动遥控器（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，如REF_Ref170409143\h图5-5-8所示。(注意：需将遥控器的拨杆SWB拨到中间位置，关闭转向灯)图5-5-SEQ图_5-5-\*ARABIC8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。三、编写最大制动压力标定程序代码（1）打开代码文件在在“MCU_Program/Braking”文件夹中，双击打开Braking_Calibration.c文件，如REF_Ref170409149\h图5-5-9所示。图5-5-SEQ图_5-5-\*ARABIC9制动标定文件（2）编写最大制动压力标定代码根据代码文件中的中文注释中的任务要求，修改最大制动压力标定程序代码为50并保存，如REF_Ref170409164\h图5-5-10，REF_Ref170409174\h图5-5-11所示。图5-5-SEQ图_5-5-\*ARABIC10需编写的代码部分图5-5-SEQ图_5-5-\*ARABIC11需编写的代码部分（3）完成代码编写后，点击“ctrl+s”保存代码。四、固件烧入1.烧入标定程序（1）双击打开“program.mcp”快捷图标，进入“FreescaleCodewarrior”主界面，如REF_Ref170409182\h图5-5-12所示。图5-5-SEQ图_5-5-\*ARABIC12“FreescaleCodewarrior”主界面（2）单击“Debug”下拉菜单，在弹出的“USBDMConfiguration-HC12”弹窗中，单击“OK”，进入烧入界面，如REF_Ref170409205\h图5-5-13所示。图5-5-SEQ图_5-5-\*ARABIC13进入烧入界面（3）等待进入烧入界面完成，进度条如REF_Ref170409211\h图5-5-14所示。图5-5-SEQ图_5-5-\*ARABIC14进入烧入界面进度条（4）点击“运行”按钮（绿色箭头），进行固件烧入，如REF_Ref170409216\h图5-5-15所示。图5-5-SEQ图_5-5-\*ARABIC15运行界面2.在线查看制动标定参数（1）固件烧入完成后，在“FreescaleCodewarrior”主界面，双击“data”行，进入查看参数界面，如REF_Ref170409224\h图5-5-16所示。图5-5-SEQ图_5-5-\*ARABIC16进入查看参数界面（2）在查看参数界面空白区域，单击鼠标右键，在弹窗中选择“OpenModule”，如REF_Ref170409230\h图5-5-17所示。图5-5-SEQ图_5-5-\*ARABIC17选择对应模块（3）在弹出的“Modules”弹窗中，如REF_Ref170409236\h图5-5-18所示。选择“Braking_Calibration.c”代码文件，点击“OK”，查看对应变量值。图5-5-SEQ图_5-5-\*ARABIC18选择对应代码文件（4）在查看参数界面空白区域，单击鼠标右键，在弹窗中选择“mode”，在弹出的“mode”弹窗中，选择“periodical”，如REF_Ref170409241\h图5-5-19所示。图5-5-SEQ图_5-5-\*ARABIC19修改模式（5）在弹出的“UpdateRate”弹窗中，将数值改为1，如REF_Ref170409246\h图5-5-20所示。图5-5-SEQ图_5-5-\*ARABIC20修改刷新比率（6）刷新完成后，可在参数界面查看更新后显示的标定参数，如REF_Ref170409250\h图5-5-21所示。图5-5-SEQ图_5-5-\*ARABIC21标定参数显示五、制