應(yīng)用領(lǐng)域：嵌入式設(shè)計(jì)(汽車)

　　挑戰(zhàn)：ECU快速模型構(gòu)建及硬件在環(huán)仿真的研究對國內(nèi)自主品牌車及新能源汽車研究具有重大意義。

　　應(yīng)用方案：將Simulink與LabVIEW結(jié)合，發(fā)揮前者算法易實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢和后者強(qiáng)大編程功能，大大縮短ECU開發(fā)周期;基于CRIO和PXI的ECU快速原型和在環(huán)仿真降低設(shè)計(jì)和試驗(yàn)成本。

　　使用的產(chǎn)品：

　　LabVIEW 8.6

　　LabVIEW RT，F(xiàn)PGA，仿真模塊

　　NI RIO模塊

　　SIT仿真接口工具包

　　PXI-1042 PXI機(jī)箱

　　PXI-8196 嵌入式控制器

　　PXI-6713 高速模擬輸出模塊

　　PXI-6259 M系列數(shù)據(jù)采集卡

　　PXI-6602 數(shù)字定時(shí)模塊

　　PXI-6541 數(shù)字波形發(fā)生器

　　CompactRIO-9103 CRIO機(jī)箱

　　CompactRIO-9014 嵌入式控制器

　　CompactRIO-9215 模擬輸入模塊

　　CompactRIO-9263 模擬輸出模塊

　　介紹

　　以某品牌兩用燃料四缸汽油機(jī)電控系統(tǒng)為研究對象，用Simulink構(gòu)建了以平均值模型為基礎(chǔ)的發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)模型。

　　構(gòu)建了基于PXI的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU快速原型和在環(huán)仿真系統(tǒng)。系統(tǒng)能輸出溫度等模擬信號(hào)、采集電壓等模擬信號(hào)，輸出或測量開關(guān)等數(shù)字信號(hào)，噴油脈寬、點(diǎn)火脈沖等PWM信號(hào)采集，以及曲軸、凸輪軸位置等定時(shí)脈沖信號(hào)的輸出。設(shè)計(jì)了標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，聯(lián)合萬能表、示波器對系統(tǒng)進(jìn)行誤差對比分析, 進(jìn)行了基于CompactRIO(簡稱CRIO)的ECU快速原型和真實(shí)ECU在環(huán)測試。

　　快速構(gòu)建發(fā)動(dòng)機(jī)ECU原型。實(shí)現(xiàn)基于Simulink的算法模型在CRIO上的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)接收包括曲軸轉(zhuǎn)速和以及節(jié)氣門位置等信號(hào)，輸出控制發(fā)動(dòng)機(jī)的信號(hào)和傳動(dòng)系參數(shù)。測試結(jié)果包括發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火提前角和噴油MAP圖，為真實(shí)ECU構(gòu)建提供了參考。

　　研究目的和意義

　　針對能源和環(huán)境壓力問題以及越來越嚴(yán)格的汽車排放標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展主要有兩條主線：一是改善發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，提高發(fā)動(dòng)機(jī)控制技術(shù);二是尋找可替代清潔燃料。兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)適合國情的環(huán)保節(jié)能方案之一。利用硬件在環(huán)(Hardware in Loop, HIL)仿真可以預(yù)先逐步檢驗(yàn)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性和可靠性，從而大大提高控制系統(tǒng)的研制質(zhì)量，減小研制風(fēng)險(xiǎn)和提高設(shè)計(jì)成功率，是開發(fā)研制發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)理想工具。因此，近年來硬件在環(huán)仿真技術(shù)在系統(tǒng)開發(fā)和測試實(shí)驗(yàn)中得到了廣泛的應(yīng)用，但是，目前的解決方案普遍面臨成本高的不足，難以在極限條件下實(shí)時(shí)測試，另外，對汽車ABS或ESP的硬件在環(huán)ECU研究較多，對多輸入多輸出的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU硬件在環(huán)仿真的案例較少。

　　綜合考慮性能、價(jià)格、開發(fā)時(shí)間、通用性、可擴(kuò)展性的特點(diǎn)等，本文最終選定了NI公司

　　的PXI和CompactRIO方案完成平臺(tái)構(gòu)建，研制開發(fā)了一套基于PXI的CNG/汽油兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)ECU在環(huán)仿真系統(tǒng)，進(jìn)行了發(fā)動(dòng)機(jī)ECU在環(huán)仿真試驗(yàn)。