任务3.5 线控驱动系统标定功能开发-学生手册

任务3.5线控驱动系统标定功能开发-学生手册【任务导入】在自动驾驶技术的快速发展中，线控驱动系统标定扮演着关键的角色。准确的标定有利于自动驾驶系统对车辆进行精确的控制，使得车辆在不同的道路条件下能够以最佳的方式行驶和停车，这不仅可以提高驾驶的舒适性和稳定性，还能够提高自动驾驶系统的执行效率和行车安全性。假设你是某家线控底盘解决方案供应商的测试工程师，需要对线控驱动系统进行标定功能开发，你应该如何完成这项任务?提示：此次任务我们将提示：此次任务我们将通过编写线控驱动速度控制模式闭环标定的程序，完成线控驱动系统标定功能的开发，并对标定后的结果进行测试。

【学习目标】素质目标根据不同的任务要求，培养学生的综合分析能力；设置不同任务要求，培养学生的创新精神，激发学生的创新能力；在实操任务中实施6S管理，培养学生6S管理规范意识。知识目标能解析线控驱动系统标定的定义和意义[K39]；能阐述说明线控驱动系统标定的原理[K40]。能力目标能通过编写程序，完成线控驱动系统标定功能的开发[A37]。能使用上位机工具，对标定后的结果进行测试[A38]。【知识准备】一、线控驱动系统标定的定义线控驱动系统标定，也叫车辆动力学纵向标定，是指通过准确测量和校准车辆的动力学参数，以确定车辆在纵向上的行为特性和响应。标定的作用是确保自动驾驶系统能够准确地控制车辆的加速、制动和保持速度等行为，通过准确标定车辆的动力学参数，自动驾驶系统能够更好地掌握车辆的物理特性，提供更加平稳和舒适的自动驾驶体验，同时最大程度地保证行车安全。实际标定中，一般以车辆油门、刹车的标定来代指线控驱动系统标定。二、线控驱动系统标定的意义当控制模块给出当前时刻应该得到的加速度值时，需要执行机构进行加速、制动操作，从而使车辆达到预期状态。但执行机构无法直接对加速度命令进行处理，此时就需要使用标定表对控制命令进行转化，得到执行机构可以“理解”的油门、制动控制命令。故标定直接影响着车辆的控制效果，其重要性主要体现在以下几个方面：1.提高自动驾驶体验线控驱动系统标定可以优化车辆的加速和制动过程，使得自动驾驶体验更加平稳舒适。准确标定的动力学参数能够确保车辆的加速、制动和速度控制与规划结果保持一致，消除了不必要的冲击和摇晃感。2.提升行车安全性通过精确标定车辆的动力学参数，自动驾驶系统可以更好地评估行驶风险，并做出相应的响应。例如，在紧急情况下，合理的线控驱动系统标定能够确保车辆能够及时停下或避让障碍物，最大程度地保护驾乘人员的安全。3.适应不同驾驶场景线控驱动系统标定还可以针对不同的驾驶场景进行调整和优化。不同的路况和交通状况对于车辆的动力学行为有着不同的要求，准确的标定能够使自动驾驶系统根据实际情况做出更合适的响应，确保自动驾驶的稳定性和安全性。三、线控驱动系统标定的原理如REF_Ref170136682\h图3-5-1所示，自动驾驶系统中，由控制器给出的纵向控制命令为预期加速度，此时本车速度已知，通过已知速度、预期加速度数值查找标定表中对应的油门、刹车控制命令，从而给出实际控制命令。故标定的最终目的是需要得到一张当前车速、预期加速度与刹车、油门控制命令的映射关系表。图3-5-SEQ图3-5-\*ARABIC1自动驾驶系统纵向控制逻辑示意图标定表是提供一个描述车辆速度、油门/刹车开合度、加速度之间的映射表。自动驾驶系统判断依据是根据标定表判断和预估采取刹车或油门。加速度与油门/刹车的关系，加速度为正值，需要油门完成正值加速度；加速度为负值，需要刹车完成负值加速度。不同的车，标定表是不同的。【任务实施】一、实施准备1.工具设备清单表3-5-SEQ表3-5-\*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BDM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。（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。3.连接设备（1）连接CAN分析仪将车辆外接CAN0接口连接到CAN分析仪CAN1通道，如REF_Ref170136764\h图3-5-2所示。图3-5-SEQ图3-5-\*ARABIC2连接CAN分析仪通过拨码开关，将CAN1的终端电阻R1拨到ON的位置，如REF_Ref170136771\h图3-5-3所示，接入终端电阻。图3-5-SEQ图3-5-\*ARABIC3接入终端电阻使用USB连接线将CAN分析仪连接到测试电脑。（2）连接BDM下载器拆卸VCU的两颗固定螺栓（如REF_Ref170136783\h图3-5-4所示），并拆卸VCU底板两颗固定螺栓（如REF_Ref170136787\h图3-5-5所示）。图3-5-SEQ图3-5-\*ARABIC4VCU固定螺栓图3-5-SEQ图3-5-\*ARABIC5VCU底板固定螺栓连接BDM下载器和VCU，如REF_Ref170136793\h图3-5-6所示，注意连接器的方向。图3-5-SEQ图3-5-\*ARABIC6连接BDM下载器和VCU使用USB连接线将BDM下载器连接到测试电脑。4.启动设备（1）旋开“12V供电”开关和“急停”开关，并拉起“48V供电”开关，启动车辆，开关如REF_Ref170136805\h图3-5-7所示。图3-5-SEQ图3-5-\*ARABIC7车辆启动开关（2）长按遥控器的电源键（左右各一个，同时长按3秒），如REF_Ref170136810\h图3-5-8所示，启动遥控器。图3-5-SEQ图3-5-\*ARABIC8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_Ref170136817\h图3-5-9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3-5-SEQ图3-5-\*ARABIC9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、线控驱动系统标定功能开发实施线控驱动系统标定功能开发任务，可以根据实际的需求，安排多个不同的开发任务：标定转矩模式为经济模式，且经济模式下的最高车速为10km\h。标定转矩模式为正常模式，且正常模式下的最高车速为12km\h。标定转矩模式为运动模式，且运动模式下的最高车速为15km\h。以上3种模式对应的最高车速也可以根据实际需求作调整。下面以“标定转矩模式为运动模式，且运动模式下的最高车速为15km\h”这一任务为例介绍实施过程。1.启动连接上位机（1）双击测试电脑桌面上的驱动测试上位机图标，如REF_Ref170136825\h图3-5-10所示。图3-5-SEQ图3-5-\*ARABIC10驱动测试上位机（2）单击“打开设备”，再单击“启动CAN”，再单击“开始”，如REF_Ref170136833\h图3-5-11所示，打开上位机。图3-5-SEQ图3-5-\*ARABIC11打开上位机2.进入自动驾驶模式（1）单击“观测模式”，切换为控制模式，并使能油门/制动，再切换为转矩模式，如REF_Ref170136838\h图3-5-12所示。图3-5-SEQ图3-5-\*ARABIC12切换控制模式（2）按下遥控器后面的“遥控/自动模式切换开关”（如REF_Ref170136849\h图3-5-13所示），进入自动驾驶模式（如REF_Ref170136857\h图3-5-14所示），此时车辆双闪灯闪亮。图3-5-SEQ图3-5-\*ARABIC13遥控器“遥控/自动模式切换开关”图3-5-SEQ图3-5-\*ARABIC14自动驾驶模式3.标定前测试在挡位控制界面单击“D”挡，如REF_Ref170136869\h图3-5-15所示。图3-5-SEQ图3-5-\*ARABIC15选择D挡在驱动控制界面中，输入步长100，再单击油门开度的增大按钮，如REF_Ref170136874\h图3-5-16所示。图3-5-SEQ图3-5-\*ARABIC16控制油门开度查看数据显示界面中的实际车速数据，如REF_Ref170136880\h图3-5-17所示（每次测试的数值不一定相同）。图3-5-SEQ图3-5-\*ARABIC17实际车速数据4.编写标定程序（1）打开代码文件在“MCU_Program/drive”文件夹中，双击打开drive_Calibration.c文件，如REF_Ref170136885\h图3-5-18所示。图3-5-SEQ图3-5-\*ARABIC18drive_Calibration.c文件（2）编写代码根据代码文件中的中文注释中的任务要求，完成代码的编写。1）编写代码，实现初始化变量。定义五个Int8类型的变量，分别为sign3、SpeedModel、highSpeed、middleSpeed和lowSpeed。其中，sign3和SpeedModel的初始值都为0，highSpeed的初始值为10，middleSpeed的初始值为6，lowSpeed的初始值为3。2）编写代码，定义一个名为SpeedWorkingMode的函数，该函数接受一个Int8类型的参数value。在函数内部，将其赋值给变量sign3。3）编写代码，定义一个名为SetSpeedModel的函数，该函数接受一个Int8类型的参数value，将其赋值给SpeedModel变量。4）编写代码，定义一个名为setLowSpeed的函数，该函数接受一个Int8类型的参数value，将其赋值给lowSpeed变量。5）编写代码，定义一个名为setMiddleSpeed的函数，该函数接受一个Int8类型的参数value，将其赋值给middleSpeed变量。6）编写代码，定义一个名为setHighSpeed的函数，该函数接受一个Int8类型的参数value，将其赋值给highSpeed变量。7）编写代码，实现初始化函数。定义一个名为Init_Drive1的函数，用于初始化Drive1的设置。在函数内部，首先调用SpeedWorkingMode函数并将参数设置为0，然后调用SetSpeedModel函数并将参数设置为2，接着分别调用setLowSpeed、setMiddleSpeed和setHighSpeed函数，并将参数分别设置为10、12和15。（以上参数的值，根据具体任务的要求不同，可以修改对应的值）（3）保存代码文件完成代码编写后，按“Ctrl+S”保存代码文件，最后关闭文件。5.固件烧入在测试电脑桌面双击“program.mcp”快捷图标，进入“FreescaleCodewarrior”主界面，如REF_Ref170136897\h图3-5-19所示。图3-5-SEQ图3-5-\*ARABIC19“FreescaleCodewarrior”软件单击“Debug”，在弹出的“USBDMConfiguration-HC12”弹窗中，单击“OK”，如REF_Ref170136903\h图3-5-20所示。图3-5-SEQ图3-5-\*ARABIC20运行Debug等待进度条（如REF_Ref170136909\h图3-5-21所示）完成之后，进入烧录界面。图3-5-SEQ图3-5-\*ARABIC21进度条单击“运行”按扭（绿色箭头），进行固件烧入，如REF_Ref170136916\h图3-5-22所示。图3-5-SEQ图3-5-\*ARABIC22单击“运行”按扭注意事项：禁止在固件烧入的时候给车辆充电。6.在线查看驱动标定参数固件烧入完成后，在“FreescaleCodewarrior”主界面，双击“Data:1”（如REF_Ref170136923\h图3-5-23所示），进入查看参数界面。图3-5-SEQ图3-5-\*ARABIC23双击“Data:1”右键单击空白区域，选择“OpenModules”，如REF_Ref170136944\h图3-5-24所示。图3-5-SEQ图3-5-\*ARABIC24选择“OpenModules”在“Modules”窗口，选择“drive_Calibration.c”文件，再单击“OK”，如REF_Ref170136951\h图3-5-25所示。图3-5-SEQ图3-5-\*ARABIC25选择“drive_Calibration.c”文件再次右键单击空白区域，选择“mode”，再选择“periodical”，如REF_Ref170136957\h图3-5-26所示。图3-5-SEQ图3-5-\*ARABIC26选择“periodical”在弹出的“UpdateRate”窗口中