市場競爭對汽車性能和開發(fā)周期提出了更高要求。在開發(fā)階段進行多系統(tǒng)多領(lǐng)域的并行開發(fā)和快速迭代，盡量多的在實驗室內(nèi)進行精準(zhǔn)的仿真測試成為剛需，這需要具備多種功能的仿真測試設(shè)備。

　　智能懸架系統(tǒng)多功能仿真測試平臺可針對車輛智能懸架系統(tǒng)開發(fā)和整車匹配過程，進行1/4車輛懸架試驗、懸架ECU硬件在環(huán)仿真、懸架實物硬件在環(huán)仿真、整車懸架性能試驗等仿真測試項目，平臺具有多功能快速切換，各個功能之間可共享參數(shù)，減少了試驗系統(tǒng)在多個臺架之間的反復(fù)拆裝和調(diào)試，因此可極大地提供工作效率，而且用戶可以省去購買多個功能單一臺架的重復(fù)部分，節(jié)省費用和占地面積。

　　1. 主要功能

　　1.1.  1/4車輛懸架性能測試

　　圖 1 1/4車輛懸架性能測試

　　應(yīng)用場景：

• 基于RCP的智能懸架控制算法開發(fā)、參數(shù)標(biāo)定；
• 減振器/空簧性能調(diào)教；

　　功能特色：

• 安裝全部空氣懸架組件，簧上質(zhì)量可調(diào)節(jié)，精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)懸架組件在車輛中的空間姿態(tài)和受力狀態(tài)；
• 伺服激振器準(zhǔn)確輸出道路譜，模擬車輪受到的路面不平激勵；
• 利用高精度實驗室級傳感器進行車載傳感器的檢驗標(biāo)定；
• 臺架參數(shù)測量功能，包括簧上/簧下質(zhì)量、彈簧剛度、減震器阻尼等；
• 具備數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)回放及曲線實時顯示功能
• 利用NI VeriStand和TestStand進行試驗管理和測試自動化管理

　　1.2.   智能懸架ECU硬件在環(huán)仿真（HIL）

　　圖 2 智能懸架ECU硬件在環(huán)仿真

　　應(yīng)用場景：

• ECU軟硬件調(diào)試；
• ECU應(yīng)用軟件參數(shù)標(biāo)定、功能測試；
• ECU控制算法魯棒性測試、極限工況測試；

　　功能特色：

• 實時運行仿真模型，包括整車動力學(xué)模型、路面/駕駛員/測試場景模型、傳感器模型和空氣懸架執(zhí)行機構(gòu)模型等；
• 仿真模型可選CarMaker、Carsim等商業(yè)軟件或自主開發(fā)：
• 具備數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)回放及曲線實時顯示功能
• 具備故障注入、故障保持、故障定位功能

　　1.3.   四通道整車智能懸架半實物仿真

　　圖 3 四通道整車智能懸架半實物仿真

　　應(yīng)用場景：

• 整車懸架控制算法開發(fā)、參數(shù)標(biāo)定；
• 減振器/空簧性能調(diào)教；

　　功能特色：

• 四套1/4車輛懸架加載臺架分別安裝對應(yīng)空簧/減振器實物；
• 實時運行仿真模型包括整車動力學(xué)模型、路面/駕駛員/測試場景模型、空氣懸架控制算法模型等；
• 整車仿真輸出懸架變形信息通過伺服激振器對減振器/空簧實施激振，產(chǎn)生的垂直力反饋給整車模型，形成閉環(huán)；
• 可進行包括激烈轉(zhuǎn)向、加減速等的全工況空氣懸架半實物仿真試驗；
• 具備數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)回放及曲線實時顯示功能
• 利用NI VeriStand和TestStand進行試驗管理和測試自動化管理

　　2. 技術(shù)指標(biāo)

　　1/4車輛懸架加載臺架：

• 簧上質(zhì)量滑塊：

　　質(zhì)量調(diào)整范圍：150~800kg

　　運動范圍：±350mm

　　重載直線導(dǎo)軌

　　任意位置鎖止

• 電液伺服激振系統(tǒng)：

　　最大動態(tài)力：15kN

　　最大行程：±125mm

　　最高速度：2m/s

　　最高輸出頻率：30Hz

　　輸出波形：正弦波、掃頻正弦波、三角波、隨機波形

• 車規(guī)傳感器：

　　車身加速度：±2g PSI5接口

　　車輪加速度：±16g PSI5接口

　　懸架高度：0~90° PWM輸出

• 高精度測量傳感器：

　　車身加速度：±6g，精度0.3%

　　車輪加速度：±16g，精度0.3%

　　車身位移：800mm磁柵尺，精度50μm

　　車輪位移：200mm磁致伸縮，精度0.02%

　　激振位移：250mm磁致伸縮，精度0.3%

　　激振力：±25kN疲勞級力傳感器，精度0.03%

　　實時機柜

• NI-PXIe 17 slots機箱
• NI-PXIe Intel Xeon或Core-i7實時處理器
• 通用I/O：

　　模擬量輸入：>32通道

　　模擬量輸出：>16通道

　　數(shù)字量I/O：>32通道

• 傳感器信號輸入：

　　模擬電壓：>16通道

　　PWM：>8通道

　　PSI5：>8通道

• 傳感器信號仿真輸出：

　　模擬電壓：>12通道

　　PWM：>8通道

　　PSI5：>8通道

　　CAN總線：3通道，支持CAN FD

　　功率驅(qū)動：4通道5A，12通道1A

　　程控電源：12V100A

　　故障注入板卡

　　分線箱BOB

　　定制ECU線束接口

　　上位機系統(tǒng)

• 主機：

　　Intel i7處理器，32G內(nèi)存，1T固態(tài)硬盤

　　2×27”LCD顯示器

　　Windows 10專業(yè)版

• 軟件：

　　Matlab 2021b

　　NI VeriStand

　　NI TestStand

　　CarMaker/Carsim

　　3.  系統(tǒng)組成

　　智能懸架系統(tǒng)多功能仿真測試平臺由1/4車輛懸架加載臺架、實時機柜和上位機系統(tǒng)等三部分構(gòu)成，如圖 4所示：

　　

圖 4 智能懸架系統(tǒng)多功能仿真測試平臺系統(tǒng)組成

　　3.1.  1/4車輛懸架加載臺架

　　1/4車輛懸架加載臺架的作用是安裝被測懸架系統(tǒng)，并按試驗測試要求施加特定的激勵，它由A型支架、直線導(dǎo)軌、代表1/4車輛模型中的簧上質(zhì)量的滑塊、懸架安裝夾具、伺服激振系統(tǒng)和被測懸架系統(tǒng)組成，如圖 5所示：

　　圖 5 1/4車輛懸架加載臺架

　　1/4車輛懸架加載臺架具有如下特點：

• 適配麥弗遜、雙橫臂、多連桿等多種懸架形式；
• 可安裝車輪、減振器/空簧、擺臂、拉桿等在內(nèi)的全套懸架組件；
• 精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)懸架組件在車輛中的空間姿態(tài)和受力狀態(tài)；
• 簧上質(zhì)量滑塊與A型支架之間采用重載直線導(dǎo)軌，簧上質(zhì)量運動順滑、摩擦力小；
• 具有簧上質(zhì)量支撐、移動和鎖止機構(gòu)；
• 采用電液伺服激振系統(tǒng)，可輸出正弦、掃頻正弦、三角波、隨機路譜等波形；
• 安裝車身加速度、車輪加速度、懸架高度等車規(guī)級傳感器和可測量簧上質(zhì)量垂直位移、加速度、車輪垂直位移加速度、激振力、激振加速度的高精度測量傳感器：

　　3.2.   實時機柜

　　實時機柜為42U標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)機柜，內(nèi)部以NI-PXI實時處理器為核心，配置外圍模塊組成實時I/O、運算和控制平臺，具體包括：

• NI-PXIe 17 slots機箱
• NI-PXIe Intel Xeon實時處理器
• 模擬量IO、數(shù)字量IO板卡、CAN總線通訊板卡
• 傳感器輸入信號調(diào)理模塊
• 模擬量、PWM、PSI5傳感器信號仿真模塊
• 適應(yīng)CDC、MRD減振器及空簧系統(tǒng)驅(qū)動的功率驅(qū)動模塊
• 故障注入板卡
• 分線箱BOB
• 定制ECU線束接口
• 大功率程控電源模塊

　　3.3.  上位機系統(tǒng)

• 利用NI VeriStand和TestStand進行試驗管理和測試自動化管理
• Matlab/Simulink平臺下基于模型的控制算法開發(fā)
• 基于CarMaker、Carsim等商業(yè)軟件或基于Matlab/Simulink自主開發(fā)的仿真模型：
• 整車動力學(xué)仿真模型
• 路面、駕駛員及測試場景模型
• 傳感器模型
• 智能懸架執(zhí)行機構(gòu)模型
• 智能懸架控制算法模型
• 動態(tài)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)回放及曲線實時顯示功能
• 故障注入、故障保持、故障定位功能