武志杰，郭洪艷，柳致海，陳　虹，
吉林大學汽車動態模擬國家重點實驗室，吉林長春

吉林大學控制科學與工程系，吉林長春

摘　　　要：目前，汽車工業進入了一個高速發展的階段，汽車從設計到上市，周期越來越短，而汽車的設計和研發是一項非常復雜且耗資巨大的工程，尤其是一些實車實驗，不僅復雜而且帶有一定危險性。為了方便汽車研發工作，縮短研發周期，運用ｘＰＣＴａｒｇｅｔ和ｖｅＤＹＮＡ等軟件開發工具，結合方向盤轉角傳感器、油門踏板傳感器和制動踏板傳感器等硬件工具，設計了一套汽車動力學硬件在環仿真系統。詳細介紹了該系統的工作原理，以及各硬件模塊和軟件模塊的結構和原理。較后，設計了一個汽車在半徑為５０米的圓形平坦路面上行駛的仿真實驗，并對該ＨｉＬ仿真系統的性能指標進行測試和分析。實驗的結果表明，該仿真系統的精度和實時性非常好，完全能夠滿足一般汽車動力學仿真實驗要求。

關　鍵　詞：硬件在環仿真；汽車動力學；ｘＰＣｔａｒｇｅｔ

１　引　言

硬件在環（ＨｉＬ，ｈａｒｄｗａｒｅ－ｉｎ－ｔｈｅ－ｌｏｏｐ） 仿真作為一種實時仿真技術已經被廣泛應用于汽車研發過程中，較大的優點就是可以把外部實物通過計算機接口嵌入到軟件環境中去，用以代替一些難以用數學模型描述的要素，從而大大提高了仿真效果［１］。例如，文獻［２］利用ｄＳＰＡＣＥ、ｘＰＣＴａｒｇｅｔ�玻拢铮�、ＶｅｈｉｃｌｅＳｉｍｕｌａｔｏｒ和工業計算機等設計了一套車輛硬件在環測試系統，并且用它對設計好的車輛偏航穩定性控制器的控制效果進行了評估；文獻［３］設計了一套汽車穩定性控制硬件在環仿真系統，該系統將外部制動器、壓力傳感器與計算機內部控制模塊、車輛模型組成一個閉環控制系統，對車輛在制動和轉彎時的穩定性進行分析。本文設計了一套汽車動力學ＨｉＬ仿真系統，目的是通過進行各種車輛動力學仿真實驗，獲得車輛運行過程中各動力學參數的仿真數據，為汽車的進一步研發提供參考依據。常用的硬件在環仿真工具有ｘＰＣ Ｔａｒｇｅｔ和ｄＳＰＡＣＥ，而ｘＰＣＴａｒｇｅｔ具有價格低廉、仿真精度高的優點，所以本系統選用ｘＰＣＴａｒｇｅｔ作為在線仿真工具。ｘＰＣＴａｒｇｅｔ是ＭａｔｈＷｏｒｋｓ公司開發的一款高性能的主機－目標機快速原型應用軟件，支持多種類型的Ｉ／Ｏ設備板，被廣泛應用在各種硬件在環仿真系統的設計中。本系統各動力學模型的配置則由ｖｅＤＹＮＡ軟件完成，ｖｅＤＹＮＡ是Ｔｅｓｉｓ公司基于Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ開發的一款車輛動力學仿真軟件，可以方便地進行各種離線仿真或硬件在環仿真，非常有利于系統的快速形成。

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