一种用于汽车底盘测功机测试的测试系统

1.本发明涉及一种汽车底盘测试系统，具体说是一种用于汽车底盘测功机测试的测试系统。


背景技术：

2.汽车，作为一种日常的代步工具。已经走进了千家万户，汽车给人们出行带来便捷性的同时，也存在这不少安全隐患。因此，在新研制的汽车再投入生产前需要进行一些列的测试才能上市。底盘测功机通过滚筒模拟路面，计算出道路模拟方程，并用加载装置进行模拟，实现对汽车各工况的准确模拟。在进行相关实验时，通常需要人工坐在实验车内操纵车辆，使车辆按照预定的车速曲线形式。该过程十分耗费人力，且人工不能长时间跑工况。
3.当前，为了满足解放人力的需要，对于驾驶机器人的研发需求日益高涨。存在一些研发较为完备的车载机器人驾驶系统，可实现获取车辆的目标车速集合，所述目标车速集合包括至少一个目标车速；根据所述目标车速确定目标控制参数，所述目标控制参数根据分段系统函数确定；根据所述目标控制参数对驾驶机器人进行控制，以通过所述驾驶机器人对车辆进行驾驶控制等功能。
4.但是，该方法控制系统较为复杂，用于实际测试中对于底盘测试台架上的试验车来说，大材小用，且并不是为进行该实验专门研发的系统，专用度不高。与企业节省成本的想法背道而驰，故须重新设计一个专门用于底盘测试机台架上用来操纵试验车的机器人来模拟人工操纵汽车的工况，达到解放劳动力，节省成本的目的。
5.传统的用于汽车底盘测功机测试的方法为：测试员坐在位于底盘测功机上车辆的驾驶室内，按照提前设计的速度-时间曲线图来操作测试车辆的油门与刹车板，控制实际汽车的车速曲线大致符合提前设定的车速曲线，以此来达到测试汽车动力性、排放等目的。该过程简单但是繁琐，耗费时间。测试员通常需要长时间操纵汽车踏板，容易疲劳，并且该测试对测试人员要求较高，需要测试员能熟练操作，才能达到汽车实际车速与预先设定的车速曲线相拟合的目的。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明提供了一种用于汽车底盘测功机测试的测试系统，用于解决现有技术中存在的问题。
7.本发明提供了一种用于汽车底盘测功机测试的测试系统，包括工控机、控制器、驱动器；
8.所述工控机，获取目标车速集合，通过预处理生成已处理的脉冲集合，并将指令下发给控制器；
9.所述控制器，用于接收指令并传输给所述驱动器；
10.所述驱动器，用于驱动油门电机和刹车电机；
11.还包括车速传感器，所述车速传感器用于测量实际车速形成实际车速集合，将所
述实际车速集合反馈给所述工控机，所述工控机接收到所述实际车速集合后会做出相应的调整，减小所述实际车速集合与目标车速集合之间的误差。
12.优选地，还包括执行机构，所述执行机构接收所述驱动器的指令，用于驱动油门电机和刹车电机。
13.优选地，包括对所述执行机构的参数进行预先标定；生成车速v与所述执行机构位置参数p所对应散点图，将数据存放在一个二维数组vp
[i][j]
中，并存储在工控机的只读存储器rom中。
[0014]
优选地，将预先设定的车速-时间测试曲线离散化，按照一定时间间隔取相应的点，建立一个新的以一定时间间隔的车速v与时间t的散点图，并将数据存放在一个二维数组vt
[i][j]
中。
[0015]
优选地，所述时间间隔为2秒或5秒取相应的点。
[0016]
优选地，所述目标车速集合为：通过所述二维数组vp
[i][j]
与vt
[i][j]
，根据速度的大小，取其中对应的执行机构位置参数p与时间t，建立一个p-t散点图，得到了一个二维数组pt
[i][j]
，所述二维数组pt
[i][j]
表示的是某一时间点执行机构应处的位置；所述二维数组pt
[i][j]
包含若干个时间点：t0、t1、t2、t3、t4、t5、t6、
……
、t
k-1
、tk，各时间点对应执行机构位置为p0、p1、p2、p3、p4、p5、p6、
……
、p
k-1
、pk。
[0017]
优选地，先判断当前时刻是否处在ta到ta+1时间段内，如果否，通过所述控制器控制所述刹车电机控制车速；其中ta+1比ta大1秒。
[0018]
优选地，如果当前时刻处在ta到ta+1时间段内，所述工控机接收到所述实际车速集合后会做出相应的调整为：当ta时刻，将ta时刻实际车速与所述目标车速集合相比较，ta时刻实际车速是否处于所述目标车速集合容许误差范围之内，若处于容许误差之内，则判定为ta时刻车速达标，该时刻只需正常按照t
a+1
时刻所对应的执行机构位置参数写入控制器中。
[0019]
优选地，如果当前时刻处在ta到ta+1时间段内，所述工控机接收到所述实际车速集合后会做出相应的调整为：当ta时刻，将ta时刻实际车速与所述目标车速集合相比较，实际车速是否处于所述目标车速集合容许误差范围之内，若未处于容许误差之内，ta时刻实际车速大于ta目标车速，ta时刻实际车速与t
a+1
目标车速进行比较，若ta时刻实际车速大于所述t
a+1
目标车速，通过所述控制器控制所述刹车电机控制车速；若ta时刻实际车速不大于所述t
a+1
目标车速，刹车复位，延时0.5s，按照t
a+1
时刻所对应的执行机构位置参数写入所述控制器中。
[0020]
优选地，如果当前时刻处在ta到ta+1时间段内，所述工控机接收到所述实际车速集合后会做出相应的调整为：当ta时刻，将ta时刻实际车速与所述目标车速集合相比较，实际车速是否处于所述目标车速集合容许误差范围之内，若未处于容许误差之内，ta时刻实际车速不大于ta目标车速，ta时刻实际车速与t
a+1
目标车速进行比较，若ta时刻实际车速大于所述t
a+1
目标车速，刹车复位，延时0.2s，按照t
a+1
时刻所对应的执行机构位置参数写入所述控制器中；若ta时刻实际车速不大于所述t
a+1
目标车速，通过所述控制器控制所述油门电机控制车速。
[0021]
综上所述，本发明提供了一种用于汽车底盘测功机测试的测试系统，所述车速传感器用于测量实际车速形成实际车速集合，将所述实际车速集合反馈给所述工控机，所述
工控机接收到所述实际车速集合后会做出相应的调整，减小所述实际车速集合与目标车速集合之间的误差。该系统相较于传统人工测试方法更加自动化、节省人力，实现了从人工到半自动化测试的转变；尤其是使用前馈控制的方法，即提前将标定好的参数提前输入到工控机中，前馈控制与pid控制相结合，在对工控机响应性能要求不算高的同时，能较好地解决工程中存在的问题；且实现了车速的闭环控制，能较好满足测试需求。
附图说明
[0022]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0023]
图1为一种用于汽车底盘测功机测试的测试系统现有的流程示意图；
[0024]
图2为一种用于汽车底盘测功机测试的测试系统改进后的流程示意图；
[0025]
图3为一种用于汽车底盘测功机测试的测试系统改进后的上位机流程示意图；
具体实施方式
[0026]
本发明实施例提供了一种用于汽车底盘测功机测试的测试系统，用于解决现有技术中存在的问题。
[0027]
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0028]
为了更详细说明本发明，下面结合附图对本发明提供的一种用于汽车底盘测功机测试的测试系统，进行具体地描述。
[0029]
参见图1，传统的用于汽车底盘测功机测试的方法为：测试员坐在位于底盘测功机上车辆的驾驶室内，按照提前设计的速度-时间曲线图来操作测试车辆的油门与刹车板，控制实际汽车的车速曲线大致符合提前设定的车速曲线，以此来达到测试汽车动力性、排放等目的。该过程简单但是繁琐，耗费时间。测试员通常需要长时间操纵汽车踏板，容易疲劳，并且该测试对测试人员要求较高，需要测试员能熟练操作，才能达到汽车实际车速与预先设定的车速曲线相拟合的目的。
[0030]
为了解决上述问题，本技术提供了一种半自动化的底盘测功机测试的测试系统，解放了人力，且不受测试场所的限定，在实验室内即可完成测试。
[0031]
参见图2-3，本发明提供了一种用于汽车底盘测功机测试的测试系统，包括工控机、控制器、驱动器；
[0032]
参见图2，所述工控机，获取目标车速集合，通过预处理生成已处理的脉冲集合，并将指令下发给控制器；所述控制器，用于接收指令并传输给所述驱动器；所述驱动器，用于驱动油门电机和刹车电机；还包括车速传感器，所述车速传感器用于测量实际车速形成实际车速集合，将所述实际车速集合反馈给所述工控机，所述工控机接收到所述实际车速集合后会做出相应的调整，减小所述实际车速集合与目标车速集合之间的误差。
[0033]
还包括执行机构，所述执行机构接收所述驱动器的指令，用于驱动油门电机和刹车电机；所述油门电机和刹车电机可以进一步控制油门和刹车的位置；油门和刹车不同的位置对应不同的车速；假设当执行机构油门运动到某一位置1s后的车速为v1，标定此时执行机构油门位置参数p1即对应车速v1，但实际情况下，若维持执行机构位置不变，车速会不断上升，最终稳定为一值，假设为v2，v2》v1。所以在ta+1时假设已经达到t
a+1
时刻的速度，即使不改变执行机构，车速也会稳定上升。需要降低车速上升的趋势，通过改变执行机构油门和执行机构刹车都可以降低车速，但通过改变执行机构刹车获得的车速降低的效果更显著。
[0034]
先对所述执行机构的参数进行预先标定，也就是油门和刹车不同的位置对应不同的车速；在进行车速标定时，只改变执行机构油门的位置，保持执行机构刹车为初始状态，即刚好与制动踏板接触但不受力。生成车速v与所述执行机构油门位置参数p所对应散点图，将数据存放在一个二维数组vp
[i][j]
中，并存储在工控机的只读存储器rom中；具体为：测试前，需要对车速对应执行机构位置参数进行标定，具体车速对应执行机构位置参数标定步骤如下：使用本发明的上位机，该程序流程图如图3，打开上位机后，先输入控制器内部的ip地址与端口，以及车速传感器串口，然后点击连接按钮，ip地址或者端口等信息输入错误时，系统循环进行等待，等待输入正确的信息进行连接，连接成功后，子线程1打开，每隔一段时间检测车速传感器输入的数据，并将车速信息显示在上位机上。同时打开子线程2，每隔0.5秒检测执行机构机械急停按钮是否按下，未按下时，使能控制执行机构的通信按钮，控制车辆油门与刹车的开度，同时可显示此时的车速信息。即通过上位机调整执行机构的运动参数(如输入脉冲)来实现车速的改变，并记录不同车速对应执行结构所处的位置，大致可以得到车速v与执行机构位置参数p所对应散点图，将数据存放在一个二维数组vp
[i][j]
中，并存储在工控机的只读存储器(rom)中。
[0035]
将预先设定的车速-时间测试曲线离散化，按照一定时间间隔取相应的点，建立一个新的以一定时间间隔的车速v与时间t的散点图，并将数据存放在一个二维数组vt
[i][j]
中，所述时间间隔为2秒或3秒或4秒或5秒或6秒取相应的点。预先设定的车速-时间测试曲线是根据不同车型、不同的测试目标等因素提前预设好的，目标在于连续数据离散化形成二维数组vt
[i][j]
。
[0036]
所述目标车速集合为：通过所述二维数组vp
[i][j]
与vt
[i][j]
，根据速度的大小，近似地取其中对应的执行机构位置参数p与时间t，建立一个p-t散点图，得到了一个二维数组pt
[i][j]
，所述二维数组pt
[i][j]
表示的是某一时间点执行机构应处的位置；例如所述二维数组pt
[i][j]
包含若干个时间点：t0、t1、t2、t3、t4、t5、t6、
……
、t
k-1
、tk，各时间点对应执行机构位置为p0、p1、p2、p3、p4、p5、p6、
……
、p
k-1
、pk。
[0037]
时刻ta为生成vt
[i][j]
数组中对应的某一时刻ta，t
a+1
为与之相临的下一个时刻。ta与t
a+1
中间时间间隔》1s，故ta+1为ta时刻后1s。ta《ta+1《t
a+1
例如：取时间间隔为2s，则ta的一个可能值为4s，t
a+1
则为6s，ta+1则等于5s；取时间间隔为3s，则ta的一个可能值为3s，t
a+1
则为6s，ta+1则等于4s。
[0038]
参见图2，具体的执行过程如下，车速传感器(包括但不限于激光传感器、霍尔传感器)每隔几ms将传输的车速信息通过串口将信息传输给工控机，因此，当前时刻是否处在ta到ta+1时间段内，如果否，通过所述控制器控制所述刹车电机控制车速，但通过改变执行机
构刹车获得的车速降低的效果更显著。
[0039]
如果当前时刻处在ta到ta+1时间段内，所述工控机接收到所述实际车速集合后会做出相应的调整为：当ta时刻，将ta时刻实际车速与所述目标车速集合相比较，ta时刻实际车速是否处于所述目标车速集合容许误差范围之内，若处于容许误差之内，则判定为ta时刻车速达标，该时刻只需正常按照t
a+1
时刻所对应的执行机构位置参数p
a+1
写入控制器中；所述工控机接收到所述实际车速集合后会做出相应的调整为：当ta时刻，将ta时刻实际车速与所述目标车速集合相比较，实际车速是否处于所述目标车速集合容许误差范围之内，若未处于容许误差之内，ta时刻实际车速大于ta目标车速，ta时刻实际车速与t
a+1
目标车速进行比较，若ta时刻实际车速大于所述t
a+1
目标车速，通过所述控制器控制所述刹车电机控制车速；若ta时刻实际车速不大于所述t
a+1
目标车速，刹车复位，延时0.5s，按照t
a+1
时刻所对应的执行机构位置参数写入所述控制器中；所述工控机接收到所述实际车速集合后会做出相应的调整为：当ta时刻，将ta时刻实际车速与所述目标车速集合相比较，实际车速是否处于所述目标车速集合容许误差范围之内，若未处于容许误差之内，ta时刻实际车速不大于ta目标车速，ta时刻实际车速与t
a+1
目标车速进行比较，若ta时刻实际车速大于所述t
a+1
目标车速，刹车复位，延时0.2s，按照t
a+1
时刻所对应的执行机构位置参数写入所述控制器中；若ta时刻实际车速不大于所述t
a+1
目标车速，通过所述控制器控制所述油门电机控制车速。
[0040]
由于执行机构运动时间较短，故可以近似地认为执行机构在收到指令时即运动到相应位置，1秒后，即ta+1时刻，置于车外的车速传感器(包括但不限于激光传感器、霍尔传感器)每隔几ms将传输的车速信息通过串口将信息传输给工控机，在ta+1到t
a+1
这个时间段内，通过pid控制中pi速度环对执行机构刹车来限制车速变化，使实际车速维持在目标车速的
±
2km/h范围内。
[0041]
综上所述，本发明提供了一种用于汽车底盘测功机测试的测试系统，所述车速传感器用于测量实际车速形成实际车速集合，将所述实际车速集合反馈给所述工控机，所述工控机接收到所述实际车速集合后会做出相应的调整，减小所述实际车速集合与目标车速集合之间的误差。该系统相较于传统人工测试方法更加自动化、节省人力，实现了从人工到半自动化测试的转变；尤其是使用前馈控制的方法，即提前将标定好的参数提前输入到工控机中，前馈控制与pid控制相结合，在对工控机响应性能要求不算高的同时，能较好地解决工程中存在的问题；且实现了车速的闭环控制，能较好满足测试需求。
[0042]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种用于汽车底盘测功机测试的测试系统，其特征在于，包括工控机、控制器、驱动器；所述工控机，获取目标车速集合，通过预处理生成已处理的脉冲集合，并将指令下发给控制器；所述控制器，用于接收指令并传输给所述驱动器；所述驱动器，用于驱动油门电机和刹车电机；还包括车速传感器，所述车速传感器用于测量实际车速形成实际车速集合，将所述实际车速集合反馈给所述工控机，所述工控机接收到所述实际车速集合后会做出相应的调整，减小所述实际车速集合与目标车速集合之间的误差。2.根据权利要求1所述的一种用于汽车底盘测功机测试的测试系统，其特征在于，还包括执行机构，所述执行机构接收所述驱动器的指令，用于驱动油门电机和刹车电机。3.根据权利要求2所述的一种用于汽车底盘测功机测试的测试系统，其特征在于，包括对所述执行机构的参数进行预先标定；生成车速v与所述执行机构位置参数p所对应散点图，将数据存放在一个二维数组vp
[i][j]
中，并存储在工控机的只读存储器rom中。4.根据权利要求3所述的一种用于汽车底盘测功机测试的测试系统，其特征在于，将预先设定的车速-时间测试曲线离散化，按照一定时间间隔取相应的点，建立一个新的以一定时间间隔的车速v与时间t的散点图，并将数据存放在一个二维数组vt
[i][j]
中。5.根据权利要求4所述的一种用于汽车底盘测功机测试的测试系统，其特征在于，所述时间间隔为2秒或3秒或4秒或5秒或6秒取相应的点。6.根据权利要求5所述的一种用于汽车底盘测功机测试的测试系统，其特征在于，所述目标车速集合为：通过所述二维数组vp
[i][j]
与vt
[i][j]
，根据速度的大小，取其中对应的执行机构位置参数p与时间t，建立一个p-t散点图，得到了一个二维数组pt
[i][j]
，所述二维数组pt
[i][j]
表示的是某一时间点执行机构应处的位置；所述二维数组pt
[i][j]
包含若干个时间点：t0、t1、t2、t3、t4、t5、t6、
……
、t
k-1
、t
k
，各时间点对应执行机构位置为p0、p1、p2、p3、p4、p5、p6、
……
、p
k-1
、p
k
。7.根据权利要求6所述的一种用于汽车底盘测功机测试的测试系统，其特征在于，先判断当前时刻是否在t
a
到t
a
+1时间段内，如果否，通过所述控制器控制所述刹车电机控制车速；其中t
a
+1比t
a
大1秒。8.根据权利要求7所述的一种用于汽车底盘测功机测试的测试系统，其特征在于，如果当前时刻处在t
a
到t
a
+1时间段内，所述工控机接收到所述实际车速集合后会做出相应的调整为：当t
a
时刻，将t
a
时刻实际车速与所述目标车速集合相比较，t
a
时刻实际车速是否处于所述目标车速集合容许误差范围之内，若处于容许误差之内，则判定为t
a
时刻车速达标，按照t
a+1
时刻所对应的执行机构位置参数写入所述控制器中。9.根据权利要求8所述的一种用于汽车底盘测功机测试的测试系统，其特征在于，如果当前时刻处在t
a
到t
a
+1时间段内，所述工控机接收到所述实际车速集合后会做出相应的调整为：当t
a
时刻，将t
a
时刻实际车速与所述目标车速集合相比较，实际车速是否处于所述目标车速集合容许误差范围之内，若未处于容许误差之内，t
a
时刻实际车速大于t
a
目标车速，t
a
时刻实际车速与t
a+1
目标车速进行比较，若t
a
时刻实际车速大于所述t
a+1
目标车速，通过所述控制器控制所述刹车电机控制车速；若t
a
时刻实际车速不大于所述t
a+1
目标车速，刹车复
位，延时0.5s，按照t
a+1
时刻所对应的执行机构位置参数写入所述控制器中。10.根据权利要求9所述的一种用于汽车底盘测功机测试的测试系统，其特征在于，如果当前时刻处在t
a
到t
a
+1时间段内，所述工控机接收到所述实际车速集合后会做出相应的调整为：当t
a
时刻，将t
a
时刻实际车速与所述目标车速集合相比较，实际车速是否处于所述目标车速集合容许误差范围之内，若未处于容许误差之内，t
a
时刻实际车速不大于t
a
目标车速，t
a
时刻实际车速与t
a+1
目标车速进行比较，若t
a
时刻实际车速大于所述t
a+1
目标车速，刹车复位，延时0.2s，按照t
a+1
时刻所对应的执行机构位置参数写入所述控制器中；若t
a
时刻实际车速不大于所述t
a+1
目标车速，通过所述控制器控制所述油门电机控制车速。

技术总结
本发明提供了一种用于汽车底盘测功机测试的测试系统，包括工控机、控制器、驱动器；所述车速传感器用于测量实际车速形成实际车速集合，将所述实际车速集合反馈给所述工控机，所述工控机接收到所述实际车速集合后会做出相应的调整，减小所述实际车速集合与目标车速集合之间的误差；该系统相较于传统人工测试方法更加自动化、节省人力，实现了从人工到半自动化测试的转变；且实现了车速的闭环控制，能较好满足测试需求。较好满足测试需求。较好满足测试需求。


技术研发人员：王海龙 邓聪 翁卫玉 陈新度
受保护的技术使用者：广东工业大学
技术研发日：2023.04.20
技术公布日：2023/7/25