目录
第1章绪论1
1.1选题意义与背景1
1.1.1汽车电子产品的开发方法与硬件在环仿真1
1.1.2车身电子控制与汽车主动安全的发展与研究2
1.1.3本文研究的主要容2
1.2硬件在环仿真基础理论2
1.2.1硬件在环仿真的概念3
1.2.2硬件在环仿真的开发背景与优点3
1.2.3硬件在环仿真的形式与组成部分3
1.3汽车防抱死制动系统（ABS）6
1.3.1 ABS的基本工作原理6
1.3.2 ABS硬件在环仿真的实现8
1.4汽车电子稳定性程序（ESP）8
汽车分动器1.4.1 ESP的基本工作原理8
1.4.2 ESP硬件在环仿真的实现方法10
1.5本文研究容14
第2章试验台的硬件建设14
2.1 试验台硬件系统总体方案14
2.1.1 ABS/ ESP的比较14
2.2.2 ESP的硬件在环仿真实验台方案14
2.2 Dspace实时仿真系统15
2.3 液压控制单元17
2.4 制动系统与操纵系统18
2.5 传感器18
2.6 信号采集电路19
2.6.1 限幅电路20
2.6.2 滤波电路20
2.6.3 隔离电路21
2.6.4 信号采集电路21
2.7 实验台架22
2.8 其他硬件23
第3章试验台的软件建设23
3.1 车身二自由度操纵稳定性数学模型24
3.2 车辆两轮三自由度直线行驶数学模型28
3.2.1 车身模型29
3.2.2 轮胎模型31
3.2.3 动力传动系模型32
3.2.4 车辆两轮三自由度数学模型35
3.3 车辆四轮七自由度数学模型35
3.3.1 车身模型36
3.3.2 轮胎模型44
3.3.3 动力传动系模型46
3.3.4 制动器模型48
3.3.5 车辆四轮七自由度数学模型49
第4章仿真结果分析50
4.1 基于Matlab/Simulink的离线仿真50
4.1.1 模型参数设定50
4.1.2 油门控制车辆直线加减速工况仿真51
4.1.3 制动轮缸压力控制车辆直线加减速工况仿真55 4.1.4 转向角控制车辆稳态转向工况仿真56
4.2 基于Dspace的实时仿真61
4.2.1 Matlab/Simulink与Dspace的无缝连接61
4.2.2 无I/O接口的实时仿真62
4.2.3 有I/O接口的实时仿真65
4.2.4 仿真结果分析68
第5章全文总结与工作展望68
致谢69
参考文献69
附录71
第1章绪论
1.1选题意义与背景
1.1.1汽车电子产品的开发方法与硬件在环仿真
近年来，人们对提高汽车的动力性和经济性以与降低排放的呼声越来越强，同时对汽车的安全性和舒适性的要求也越来越高，这种趋势促进了汽车技术，尤其是汽车控制技术的发展。汽车控制系统在提高汽车的动力性、经济性和降低排放以与改善汽车的安全性、舒适性等方面发挥了巨大的作用[1]。
在汽车的发展，一种基于V字循环周期的方法是目前普遍使用的。以下图描述了V字循环周期的各个阶
段中使用的方法[2]。新的开发流程符合国际汽车行业标准，可以结合现有的测试系统构成统一的从开发到标定的一体化方案。V模式中ECU硬件在环仿真环节是非常关键的一环，利用它可以大大缩短ECU 的开发周期和减少所花的经费[3]。
图 1-1 V字循环周期
（1）功能设计：发展控制功能和算法，并且对仿真车辆进行功能测试（软件在环仿真）
（2）快速控制原型设计：在实际的车辆或者试验台中测试开发的功能
（3）目标代码的生成：通过自动代码生成，为ECU中的微控制器实现设计功能
（4）应用程序/校准：当在测试台架或者车辆上进行测试行驶时，通过调整ECU参数来对功能和算法进行微调。
本文将介绍V字设计方法中的关键步骤：硬件在环仿真。并展示硬件在环仿真给汽车工业带来的新的发展。
1.1.2车身电子控制与汽车主动安全的发展与研究
随着汽车工业的发展，交通事故与车祸死亡率不断上升。于是，许多被动安全装置应运而生，如安全气囊等。但是这些装置的保护能力是有限的。而汽车主动安全装置，如ABS和ESP，将会在驾驶过程中辅助驾驶行为，来提高驾驶安全性[21]。随着汽车电子安全设备的发展，交通事故和车祸死亡率随之下降，如以下图：
图 1-2 交通事故与死亡率的变化情况[4]
1.1.3本文研究的主要容
本文首先介绍了硬件在环仿真的概念与组成，并且对常见的车身电控系统（ABS/TCS/ESP）的概念与原理进行了讨论与对比。然后针对汽车电子稳定性程序ESP，搭建了硬件在环仿真试验台，并进行了测试与结果分析。
1.2硬件在环仿真基础理论
硬件在环仿真在汽车领域被广泛的使用。因为它是一个关键的概念，所以本文将首先对它进行简要说明，以作为进一步讨论的基础。
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