dSPACE快速控制原型在金属带式无级变速器控制中的研究
摘要：本文借助dSPACE实时仿真系统,设计出金属带式无级变速器（CVT）电液控制系统ECU快速控制原型（RCP）解决方案。并对所设计的ECU配合实际的金属带式CVT电液控制系统进行实时仿真实验研究,取得了良好的效果,并大大缩短了后期相关控制器的开发周期。
关键词：快速控制原型,无级变速器,dSPACE
1.引言
金属带式无级变速器已经成为现代汽车变速器发展的趋势,其中电液系统的控制是该研究所涉及的一个核心问题。能否快速有效的对CVT进行研究,在很大程度上取决于电液控制系统尤其是ECU的软硬件设计能力。
传统的ECU控制开发需要反复进行控制算法仿真和代码编写,这种方法会导致开发周期长、费用高、可靠性差。现代的ECU控制开发流程普遍采用快速控制原型（RCP）,具有代表性的是德国dSPACE公司开发的一套基于MATLAB/Simulink控制系统开发及测试的工作平台——dSPACE实时仿真系统。dSPACE实时系统充当控制算法和逻辑代码的硬件运行环境,通过I/O板与控制对象连接进行研究和实验,验证控制方案的可行性,大大简化了开发过程,提高了开发效率。本文借助dSPACE实时仿真系统,根据金属带式CVT电液系统的具体要求对ECU进行快速控制原型,所设计的ECU配合实际的金属带式CVT电液系统进行实时仿真实验,取得了良好的效果,极大的提高了CVT控制系统的开发效率。
2.dSPACE系统介绍
2.1dSPACE硬件系统[1]
图1 dSPACE AutoBox硬件系统
本研究采用的是dSPACE AutoBox硬件系统,如图1所示。其中处理器板dS1005是Motorola公司的PowerPC750,主频480Hz,通过以太网与PC主机进行通信。I/O板dS2210适用于多种I/O而插槽有限的情况,通过32位的PHS总线与处理器板dS1005进行通信。
2.2dSPACE软件系统
dSPACE的软件包括代码的生成及下载软件和测试软件两种。
代码的生成及下载是由MATLAB/RTW与dSPACE系统中的实时接口[2]（RTI）来完成。实时工作间（RTW）实现从Simulink模型到dSPACE实时硬件代码的无缝自动下载,RTI提供相应的I/O模型。
dSPACE提供的测试软件主要有：ControlDesk综合实验环境、MLIB/MTRACE实现自动试验及参数调整软件,本研究采用的是ControlDesk综合实验环境。ControlDesk综合实验环境可以实现对实时硬件的可视化管理、用户虚拟仪表的建立、变量的可视化管理、参数的可视化管理、试验过程自动化。
3.CVT电液控制系统ECU快速原型解决方案
3.1CVT控制目标
金属带式CVT速比控制和夹紧力控制是相互耦合的,即夹紧力变化必然要引起速比的变化。在实时控制过程中,并不考虑两者之间的相互影响。金属带式CVT速比 定义为主动轮的转速与从动轮转速之比：
金属带式CVT所传递的最大转矩与夹紧力和主动轮半径之间的关系为：
3.2CVT电液控制系统
本研究金属带式CVT采用的电液控制系统[3]如图2所示。电液控制系统实现主动轮速比控制、从动轮夹紧力控制、方向控制和闭锁控制,由于方向控制和闭锁控制只在汽车起步和倒档时起作用,可以单独考虑,本研究只对CVT主动轮速比控制、从动轮夹紧力控制进行研究。
ECU首先接收来自传感器转换的电信号,包括发动
