汽车ABS虚拟仿真平台的研究与实现

贾玉梅 姜鑫杜
重庆邮电大学汽车电子与嵌入式系统研究所

【摘要】可视化可以帮助分析ABS台架实验的制动效果，研究了一种利用虚拟现实技术和硬件在环仿真技术开发的可视化汽车ABS仿真平台。设计开发了由操作舱、ABS仿真器、虚拟演示平台和ABS ECU组成的仿真平台，并对整车、车轮以及制动器进行了动力学建模，构建了ABS对象模型，最后开发了基于虚拟现实技术的虚拟现实平台。以某款车为对象，在仿真平台进行了台架试验，仿真台架给出了直观的仿真过程。仿真效果表明该平台可有效分析车辆在制动过程中是否发生甩尾、侧滑的安全事故，可加快ABS的开发进程。

主题词：ABS 仿真平台 台架试验 车辆模型

0 引言

汽车防抱死制动系统可以充分发挥制动器的效能，缩短制动距离，有效地提高车辆制动的稳定性，防止车辆侧滑和甩尾，减少车祸，因此被认为是当前提高汽车行驶安全性的有效措施之一。早期的ABS研究使用道路装车试验，但是道路实验仿真不仅存在一定危险性，而且对室外场地要求高，检测人员多，检测效率低，并且受气候影响。近年来，随着计算机技术和软件技术的迅猛发展，半实物仿真技术在ABS仿真研究中起到越来越重要的作用。ITT-TEVES公司的ABS实时混合仿真系统，利用计算机软件仿真车辆、轮胎和道路等数学模型；吉林工业大学的汽车ABS混合仿真试验台，以软件方式运行的ABS动力学仿真模型；武汉理工大学开发的二轴四通道汽车ABS试验台，通过计算机对数据进行分析计算，对设计方案进行测试与验证。但是这种半实物仿真结果是以曲线或者数字表示，不能直观看到汽车在制动时是否发生甩尾、侧滑。笔者所设计的ABS虚拟仿真平台可以有效解决以上问题，仿真过程中不但可以实时监测汽车的轮速和车速，而且可以直观地看到汽车是否发生抱死或者侧滑现象。

1 系统整体框架

本仿真系统由四大部分构成：操作舱；ABS仿真器；ABS ECU；虚拟演示平台。整个仿真系统框架如图1所示。

操作舱为汽车提供初始速度，当在某一时刻踩动操作舱刹车踏板，虚拟演示平台便向仿真器传送刹车信号、刹车时初始车速和路面情况到ABS仿真器，ABS仿真器开始进行汽车制动仿真。同时，ABS仿真器向ABS ECU发送四路轮速信号，并接收ABS ECU控制信号到ABS仿真器。ABS仿真器也向虚拟演示平台发送四个车速信号、轮速信号和车身摆动角加速度信号。虚拟演示平台根据接收到的数据驱动车辆模型运动。

由图可见，车辆从开始加速到刹车制动，无ABS制动时，车辆发生了甩尾，而有ABS制动时，车辆保持直线行驶。仿真效果表明该平台可有效分析车辆在制动过程中是否发生甩尾、侧滑的安全事故。

5 结束语

实验验证，笔者所设计的ABS虚拟仿真平台能够真实地绘制汽车在制动过程中的动画，可以实时地显示车速度和轮速度，而且有利于直观观察车轮是否发生抱死或者侧滑。通过本虚拟仿真平台可以减少在ABS开发过程中的实车道路试验次数，大大缩短了ABS的开发周期，对ABS的开发具有深远影响。