ABS實(shí)車試驗(yàn)數(shù)據(jù)目前的實(shí)時(shí)采集和處理一般由插在PC機(jī)擴(kuò)展槽中的數(shù)據(jù)采集卡來完成，這種方法對(duì)汽車環(huán)境和車載電源有較嚴(yán)格的要求，需要對(duì)車輛進(jìn)行一定的改造才能實(shí)施。本文介紹一種簡(jiǎn)易的ABS試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集與處理的方法。

1 ABs數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

ABS的各項(xiàng)測(cè)試數(shù)據(jù)主要有車輪速度和車身速度、瞬時(shí)車輪轉(zhuǎn)速和時(shí)間、制動(dòng)管路壓強(qiáng)、制動(dòng)力矩和汽車載荷等參數(shù)。由于價(jià)格和實(shí)際安裝難易程度不同，目前，在車輛中一般只安裝有輪速信號(hào)傳感器和汽車減速度傳感器。對(duì)這兩種傳感器信號(hào)的采集方法可見參考文獻(xiàn)[2 ,3 ]。本文主要討論對(duì)這兩種傳感器采集得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸與分析處理的方法。ABS數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示。

系統(tǒng)電控單元ECU不斷從車輪角速度傳感器和汽車減速度傳感器讀入信號(hào)，一方面利用這些信號(hào)計(jì)算出車輪的角加、減速度和參考滑移率，然后與設(shè)定的門限值進(jìn)行比較，從而控制電磁閥的輸出;另一方面則將這些信號(hào)通過串口發(fā)送到ECU的串口和PC機(jī)串口互聯(lián)，可以在對(duì)原ABS系統(tǒng)和車輛環(huán)境不做任何改動(dòng)的前提下，實(shí)時(shí)采集與存儲(chǔ)ABS內(nèi)部運(yùn)動(dòng)過程。

2 Matlab對(duì)計(jì)算機(jī)串口的編程M

Matlab是數(shù)學(xué)計(jì)算的強(qiáng)大工具，它以矩陣作為數(shù)據(jù)操作的基本單位，廣泛應(yīng)用在以矩陣運(yùn)算為主要工作方式的數(shù)理統(tǒng)計(jì)、自動(dòng)控制、數(shù)字信號(hào)處理、動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真等領(lǐng)域。

Matlab便捷靈活、操作簡(jiǎn)單、處理功能強(qiáng)大，因而利用Matlab對(duì)采集到的ABS試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理是非常合適的，關(guān)鍵問題是如何將數(shù)據(jù)從ECU傳到計(jì)算機(jī)。

Matlab支持面向?qū)ο蠹夹g(shù)，用一個(gè)對(duì)象將計(jì)算機(jī)串口封裝起來，只要?jiǎng)?chuàng)建串口對(duì)象，對(duì)串口對(duì)象操作就是對(duì)串口操作，非常方便。使用serial函數(shù)就可創(chuàng)建串口對(duì)象，串口對(duì)象有很多屬性[4]，通過定義串口對(duì)象的屬性，能定義串口的通信模式，從串口對(duì)象屬性也能了解串口的狀態(tài)。要想通過串口傳輸數(shù)據(jù)，必須先用fopen函數(shù)打開串口;數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后要用fclose。函數(shù)關(guān)閉串口。表1列出了常用的與串口操作有關(guān)的函數(shù)。

表1 Matlab串口函數(shù)介紹

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函數(shù) 說明

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serial 創(chuàng)建一個(gè)串口對(duì)象，格式:s = serial('coml' )

fopen 打開串口對(duì)象，格式:fope n( s)

fread 讀取串口數(shù)據(jù)，格式: fread(s)

fclose 關(guān)閉串口對(duì)象，格式:fclose(s)

free 解除Matlab對(duì)串口對(duì)象的控制，使

serial 其他程序能對(duì)該串口進(jìn)行讀寫操作

delete 刪除對(duì)象s，格式:delete( s)

clear 從工作空間中刪除對(duì)象s，格式:clear(s)

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當(dāng)建立了一個(gè)串口對(duì)象后，可以利用Matlab對(duì)其參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，包括對(duì)波特率、同步或異步讀取方式、讀取或?qū)憯?shù)據(jù)的等待時(shí)間等。本文以波特率的設(shè)置為例來說明串口參數(shù)的設(shè)置方法。

波特率的設(shè)置，一般有兩種方法:(1)在創(chuàng)建串口對(duì)象時(shí)設(shè)定波特率:s＝serial(`coml' ,'baudrate','9600'); (2)用set命令:set(s，'baudrate'，'9600')。

3 ABS系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與處理實(shí)例

3.1數(shù)據(jù)采集格式

ECU一次向Matlab傳遞8個(gè)變量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，每個(gè)變量占2個(gè)字節(jié)，其中高位字節(jié)在前，低位字節(jié)在后，共16個(gè)字節(jié)。傳遞次序和變量名如表2所列。

表2傳遞的8個(gè)變量的順序和變量名

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變量名 說明

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1 Acc-high 減速度傳感器信號(hào)的高電平時(shí)間

2 Acc-low 減速度傳感器信號(hào)的低電平時(shí)間

3 Acc 估計(jì)的車身減速度

4 Vref 參考車速

5 Zq 左前輪速

6 Zh 左后輪速

7 Yq 右前輪速

8 Yh 右后輪速

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3.2 Matlab實(shí)時(shí)作圖

在課題的研究過程中，需要了解ABS各參數(shù)信號(hào)的實(shí)時(shí)變化情況，這就需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的可視化處理。

Matlab沒有提供現(xiàn)成的函數(shù)來繪制實(shí)時(shí)的圖形，但是我們可以用以下方法來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的可視化處理。Matlab中有一個(gè)drawnow的函數(shù)，它可將用戶最后的設(shè)置補(bǔ)充到圖形窗口中，所以可以用它來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)作圖:①建立一個(gè)圖形句柄h:h=plot(4 ,4 , * , Erase mode ,xor);②修改圖形的坐標(biāo)軸的示數(shù)范圍，使其滿足作圖的需要，如將橫坐標(biāo)設(shè)為。一1 000，縱坐標(biāo)設(shè)為一1一1 :axis([ 0 ,1 000，一1 ,1 ]);③做一個(gè)循環(huán)體，使得橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)所對(duì)應(yīng)的值不斷的得到改變，并用set( h ,xdata ,x ,ydata) 對(duì)圖形中的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的值進(jìn)行修改，這時(shí)再用drawnow命令將最新的設(shè)置寫入圖形句柄h所對(duì)應(yīng)圖形中，這樣循環(huán)的不間斷的修改兩個(gè)坐標(biāo)的值就可以得到實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)圖像了。

3.3采集和處理實(shí)例

圖2所示為某車型的ABS實(shí)車試驗(yàn)數(shù)據(jù)，它是經(jīng)采集、分析處理后由Matlab軟件實(shí)時(shí)繪制而成的，限于篇幅只給出了部分曲線。圖2( a)是左前輪速和參考車速曲線，圖2(13)是右后輪速和參考車速曲線，兩個(gè)圖中的參考車速是相同的。從圖2中可以看出參考車速的計(jì)算是比較準(zhǔn)確的，的，左前輪經(jīng)歷了3次ABS循環(huán)，而右后輪只有2次。圖2(c)給出了兩個(gè)輪子的滑移率隨時(shí)間變化的曲線?？梢钥吹阶笄拜喌幕坡什▌?dòng)比較大，右后輪由于是驅(qū)動(dòng)輪，滑移率變化比較小。圖2 ( d)是車身減速度隨時(shí)間的變化曲線，大部分時(shí)間里汽車減速度約為6.5m/SZ，即0 .66 g左右。

從上面的討論可知，由于了解到了ABS內(nèi)部的動(dòng)態(tài)過程，就容易對(duì)ABS系統(tǒng)過程中出現(xiàn)的問題提出有效的解決方法，提高了工作效率。

4 結(jié)束語

本文提出的基于Matlab的ABS系統(tǒng)實(shí)車試驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和分析處理方法成本低、可靠性高、實(shí)施容易，對(duì)ABS的開發(fā)和研究提供了很多方便。對(duì)ABS系統(tǒng)更多參數(shù)的采集和處理工作，筆者正在進(jìn)一步探索。

（轉(zhuǎn)載）