基于dDSPACE的硬件在环仿真系统平台介绍
基于dDSPACE的硬件在环仿真系统平台介绍（Hardware-in-the-Loop）硬件在环仿真测试系统是以实时处理器运行仿真模型来模拟受控对象的运行状态，通过IO接口与被测的VCU连接，对被测VCU 进行全方面的、系统测试。
从安全性、可行性和合理的成本上考虑，HIL硬件在环仿真测试已经成为VCU开发流程中非常重要的一环，减少了实车路试的次数，缩短开发时间和降低成本的同时提高VCU的软件质量，降低主机厂的风险。
dSPACE 实时仿真系统是由dSPACE 公司开发的一套基于MATLAB/Simulink 的控制系统开发及测试的工作平台，实现了和MATLAB/Simulink 的完全无缝连接。
dSPACE实时系统拥有具有高速计算能力的硬件系统，包括处理器、I/O 等，还拥有方便易用的实现代码生成/下载和实验/调试的软件环境。
利用dSPACE 进行仿真系统，依据基于模型的整车控制器能量管理策略的设计流程,实现了控制器的硬件在环仿真验证平台的研发。
首先建立了整车的理论仿真模型，然后建立了整车控制器能量管理策略的模型，最后通过自动代码生成技术生成控制器代码并将其嵌入到实际控制器中，通过DSPACE 实现了整车模型与控制器的硬件在环（HILS）验证。
dSPACE开发思路--集成开发环境：
dDSPACE的硬件在环仿真系统平台组成
软件主要组成部分：RTI(离线工具与实时工具的接口)、Matlab（HIL模型搭建、仿真工具）、ControlDesk（测试和实验软件工具）
硬件主要组成部分：dSPACE控制板卡(DS1006)、模拟量输入输出板卡（DS2003）、数字量输入输出I/O口（DS4004）、CAN信号板卡（DS4302）、开关信号功能箱（自制）、BOB线束等。
基于dSPACE的柴油机ECU硬件在环仿真平台
基于dSPACE的柴油机ECU硬件在环仿真平台王永庭;张付军;李长文【期刊名称】《系统仿真学报》【年(卷),期】2005()z2【摘要】基于MATLAB/Simulink/RTW和dSPACE搭建了柴油机ECU硬件在环仿真平台,为ECU测试提供了一种新的手段.在MATLAB/Simulink下分别建立了柴油机的稳态模型和瞬态模型,模型可以通过RTW自动生成代码并下载到dSPACE 中进行硬件在环仿真实验.提出了改善实时性的方法,并利用该平台进行了油门突变和单缸油量调节实验.结果表明该平台能够提供实时的被控对象模型,采用硬件在环可以方便快捷的对控制系统进行测试,缩短ECU开发周期,降低开发费用.【总页数】4页(P41-44)【关键词】dSPACE;MATLAB/Simulink;柴油机ECU;硬件在环仿真【作者】王永庭;张付军;李长文【作者单位】北京理工大学机械与车辆工程学院2002秋季博,北京,100081 北京理工大学机械与车辆工程学院2002秋季博,北京,100081 北京理工大学机械与车辆工程学院2002秋季博,北京,100081【正文语种】中文【中图分类】TP391.9【相关文献】1.基于dSPACE的ASR硬件在环仿真平台开发及ECU性能试验 [J], 张为;王伟达;丁能根;刘辉;徐向阳2.基于dSPACE柴油机电子调速系统硬件在环仿真研究 [J], 宋百玲;常青;宋恩哲3.基于TESIS DYNAware软件的高压共轨柴油机ECU硬件在环仿真 [J], 王维;马超;龚笑舞;胡林峰;宋国民4.基于dSPACE的核电柴油机调速系统硬件在环仿真研究 [J], 薛胜峰;谭旭东;周立平;王海宝5.ECU硬件在环柴油机控制仿真平台研究 [J], 李长文;张宏波;赵长禄;张付军;黄英;孙业保因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
(完整版)DSPACE应用简介
dSPACE 实时仿真平台软件环境及应用一、dSPACE 简介dSPACE实时仿真系统是由德国dSPACE公司开发的一套基于MATLAB/Simulink 的控制系统在实时环境下的开发及测试工作平台，实现了和MATLAB/Simulink 的无缝连接。
dSPACE 实时系统由两大部分组成，一是硬件系统，二是软件环境。
其中硬件系统的主要特点是具有高速计算能力，包括处理器和I/O 接口等；软件环境可以方便地实现代码生成/下载和试验调试等工作。
dSPACE 具有强大的功能，可以很好地完成控制算法的设计、测试和实现，并为这一套并行工程提供了一个良好的环境。
dSPACE 的开发思路是将系统或产品开发诸功能与过程的集成和一体化，即从一个产品的概念设计到数学分析和仿真，从实时仿真实验到实验结果的监控和调节都可以集成到一套平台中来完成。
dSPACE 的软件环境主要由两大部分组成，一部分是实时代码的生成和下载软件RTI（Real-Time Interface），它是连接dSPACE 统与MATLAB/Simulink 纽带，通过对RTW（Real-Time Workshop）进行扩展，可以实现从Simulink 模型到dSPACE 实时硬件代码的自动下载。
另一部分为测试软件，其中包含了综合实验与测试环境（软件）ControlDesk、自动试验及参数调整软件MLIB/MTRACE、PC 与实时处理器通信软件CLIB 以及实时动画软件RealMotion 等。
二、dSPACE的优点dSPACE 实时仿真系统具有许多其它仿真系统具有的无法比拟的优点：1、dSPACE 组合性很强。
2、dSPACE 的过渡性和快速性好。
由于dSPACE 和MATLAB 的无缝连接，使MATLAB 用户可以轻松掌握dSPACE 的使用，方便地从非实时分析、设计过渡到实时的分析和设计上来，大大节省了时间和费用。
3、性能价格比高。
dSPACE 是一个操作平台，它可用于许多产品的开发或实时仿真测试，而不是一物一用。
硬件在环仿真策略说明
一个系统的实时性和系统的处理能力、计算能力和数据传输速度密切相关，要提高系统的实时性能，就必须从这三个方面入手，提高系统的数据传输速率，加快系统的计算速度。采用采样频率高、数据传输速度快的数据采集卡，可以提高系统的数据传输速率;采用具有高频的和大缓存的CPU的单片机处理器，可以提高系统对数据的处理计算能力。宿主机和目标机之间的数据传输，以太网数据传输的速度远大于串口数据通讯的速度;目标机和数据采集卡之间的数据传输，取决于数据采集卡的接口模式。常见的数据采集卡接口模式有PCI、ISA等总线模式，在一般的工业领域，PCI接口模式的数据传输速率较快，较为常用。
第二种:德国dSPACE公司设计的dSPACE硬件在环仿真测试系统。该测试系统硬件方面由具有高速计算能力的处理器和FO板卡组成，并通过PHS总线连接进行数据交换传输。软件方面，由于其是基于MATLAB/Simulink开发的，因此能和MATLAB/Simulink联合，由MATLAN/Simulink建立的模型可以在软件本身的平台上生成代码下载到dSPACE中。具有实时性高、系统完整度好等优点。
2.工作原理
双机系统的工作原理和流程如下:首先在宿主机上利用Matiab/Simulink建立需要研究的对象的模型，然后生成能在目标机实时内核中运行的代码，下载到事先建立好的目标机实时操作系统中运行;运行的数据通过接口模块传输给待测Ecu，待测Ecu根据这些数据以及ECU内烧写好的控制程序计算发动机模型的喷油脉宽以及点火提前角等数据，通过接口模块传递给发动机仿真模型，以此循环。
基于dSPACE的汽车无级变速器硬件在环仿真
基于ｄＳ ＰＡＣＥ的汽车无级变速器硬件在环仿真
王春芳，马承广，吴海啸
（南汽研究院，江苏，南京２ １ ００２ ８）
摘 要：本文介绍了无级变速器硬件在环仿真的系统原理及相关的软硬件设计， 基于ｄＳＰＡＣＥ／Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ设计了无级变速器硬件在环仿真平台，进行了速比控制和 夹紧力控制试验，试验结果证明所设计的速比控制策略和夹紧力控制策略能够较好 地满足ＣＶＴ速比控制和夹紧力控制的要求。模拟ｌ来自里日———■·
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脉 冲 输 出
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车速信号 离合器阀 主动缸电磁阀 从动缸电磁阀
挡位、钥匙锁 止电磁铁
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接口
ＳＣ
接口
车身电脑 故障显示
笔记本ＰＣ 串口参数标定
４软件设计
图４ ＴＣＵ硬件结构图
软件部分可以分为实现软件和试验软件两种，实现软件为其ＲＴＩ模块，用于在Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ 上执行Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型，可以从Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ自动生成ｄＳＰＡＣＥ Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ硬件所需的实 时仿真代码。通过简单的拖放操作就可以实现Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型与实时硬件的连接。 ＲＴＩ完全与Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ集成，并且提供相应的模块用于连接软件模型和硬件Ｉ／Ｏ通道。
图３硬件在环仿真实验台及无级变速器在实验台架上的安装 ５０
混合动力与纯电动汽车／Ｃ｝蔓ＡＰ鼍、ＥＲ Ｉｌ
３·２传感器
基于dSPACE硬件在环仿真的纯电动汽车整车控制器开发
能 需 求 及 控 制 策 略 ；未 建 立 良好 的 软 硬 件 平 台 等 。本课 题 期 望 基 于车 辆行 驶 性 、安 全 性 、舒 适 性 、等 多种 性能 的考虑 ，评审 并 制订 Ｖ Ｕ的控制 Ｃ 策略 ，将 ＶＣ Ｕ各 控 制单 元进 行 模块 化 设计 ，结合 硬件在 环仿 真实 验 ，满 足 电动汽 车基本 性能 指标 。 本 文仅 以某公 司新 上市 某款 纯 电动 轿 车作 为
整 车控 制 的功 能 ，各 分布 式 控 制器 向整 车控 制 网
级 电容控制 器 以实现 车辆各 种工 作模式 。 Ｖ Ｕ是 电动 汽 车 的核 心 控制 单 元 ，它采集 加 Ｃ
络 做 出 回馈 。高 效 性 能 、低 廉 成本 及 高 可靠 性 是
国家 “ ６ ”节能与新能源汽车重大资助项 目 （ ８３ 编号 ：２ ０ Ａ １ ３ ） ０ ８ Ａ１Ａ１９
收 稿 日期 ：２ １ ０ ２—０ ２—２ ２
自动化
—
—
机械 连接
（ ）外 嗣芯 片选 用 ：多 采川 ２
一业 级 （ ４ ℃ ～＋ ５ ）模 数 转 Ｌ 一０ ８ 换 片选 用 Ａ ５ ２ ， 实 时 时 钟 Ｄ ６３ 芯 片 选 用 Ｄ １９ ，逻 辑 门 芯 片 Ｓ３０ 选 择 Ｎ Ｐ公 司 的 产 品 ，隔 离 电 Ｘ
中 图 分类 号 ：Ｕ ８ ３ ４２ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ： １０ ０ ９—９ ９ ２ １） ８—０ ０ 一Ｏ ４ ２（０ ２ ０ ０１ ６
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控 制 器硬 件 设计 需 要 考 虑 的几 个重 要 指 标１ 目 ３Ｊ －。 ４ 前 我 国 电动 汽 车 整 车控 制器 还 无 法全 面 满 足 电动 汽 车 的行 驶 要求 ，主要 表现 在 ：未解 决 完 整 的功
基于dSPACE的核电柴油机调速系统硬件在环仿真研究
基于dSPACE的核电柴油机调速系统硬件在环仿真研究根据MTU956核电柴油机利用Simulink建立了对应的增压柴油机平均值模型，利用dSPACE搭建了电控系统硬件在环仿真试验平台。
利用硬件在环仿真试验平台主要进行了起动功能、调速功能、相继涡轮增压切换过程的验证。
试验结果表明，该仿真试验平台在满足实时性的前提下具有较高的精度，可靠性高，灵活方便，能有效地提高开发效率。
标签：核电柴油机;电控系统;硬件在环0 引言调速器对于柴油机就相当于是人的大脑，对于柴油机有着十分重要的作用。
其原理是当柴油机负荷变化时，调速器根据对应的控制策略自动的加大或者减小油门，从而使柴油机转速达到目标值[1]。
由于柴油机的工作条件十分恶劣，存在许多极限以及危险的工况，对于人身安全存在许多隐患，因此硬件在环仿真测试技术对于控制系统的开发十分重要。
本文以MTU956核电柴油机为研究对象，利用dSPACE硬件与Simulink软件搭建了电子调速系统硬件在环仿真试验平台，为调速系统功能的正确性和有效性验证提供了良好的环境。
1 柴油机实时仿真模型结构原理根据质量守恒、能量守恒和气体状态方程等热力学公式搭建了柴油机平均值模型，并结合经验公式和实验数据标定使发动机各个工况下的性能仿真更加准确。
本模型主要分为增压柴油机模型，调速系统模型以及燃油系统模型等三大部分，其中增压柴油机模型又包括涡轮增压器，中冷器以及柴油机本体模型。
[2]利用Simulink搭建完各个模块之后，分析各个模块输入输出之间的相互关系并连接，得到如图1的增压柴油机结构图。
1.1 涡轮增压器模型1.1.1 压气机模型在用Simulink设计压气机模块时，输入的参数为增压器的转速和流量，输出参数为压气机消耗的转矩及出口压力和温度，它们分别由下式求得[4]：式中R为气体常数，k为气体绝热指数，T1为环境温度，为大气压力。
1.1.2 涡轮模型涡轮方法原理基本与压气机相同。
1.2 中冷器模型为了提高柴油机增压效果常采用中冷器。
dSPACE在发动机硬件在环仿真中的应用
dSPACE 在发动机硬件在环仿真中的应用1李修强武汉理工大学能源与动力工程学院，湖北武汉 (430063)E-mail ：lixiuq@摘 要：利用四缸火花点火发动机模型，实践基于dSPACE 实时仿真系统的具体实验方法，判断控制器模型的优劣。
其中包括基于MATLAB/Simulink 的闭环离线仿真实验, 创建ControlDesk 试验界面，完成应用程序的编译、连接，代码的生成及下载，调整PI 参数进行实时仿真实验。
结果表明，选择PI 控制器，发动机转速受负载转矩扰动较小,且能在较短时间内消除影响。
关键词：dSPACE ；实时仿真；MATLAB/Simulink ；硬件在环中图分类号：U664.1221．引言采用dSPACE 仿真平台进行半实物仿真的研究，是发动机控制系统设计中的先进技术手段。
武汉理工大学能源与动力工程学院“211工程”学科建设购买了“dSPACE 实时仿真系统”，需要掌握其具体实验方法以应用到轮机工程学科的科学研究中。
dSPACE 已成为众多用户解决实际问题的一条可以信赖的途径，它使得控制系统的开发、产品型控制器的仿真测试变得更加方便易行，大大加快了新产品的研制速度，也使技术研究人员对控制算法及仿真测试方案的研究进入更高的境界。
目前，dSPACE 已经广泛应用于航空航天、汽车、发动机、电力机车、机器人、驱动及工业控制等领域[1] 。
本文首先介绍了四缸火花点火发动机模型，然后进行了基于MATLAB/Simulink 的离线仿真，得到闭环系统的仿真结果。
通过基于dSPACE 的发动机闭环实时仿真，掌握了代码的生成及下载，连接变量，调节参数，实时观测发动机转速变化情况的实验方法。
2．数学模型四缸内燃机建模与控制的数学形式及其MATLAB 实现首先由Crosskey 和Cook 提出[2]。
The MathWorks 公司的技术人员用Simulink 2.0版本建立了其Simulink 模型[3]。
基于dSPACE的纯电动客车VCU硬件在环仿真测试
近年 来 ， 件在 环仿 真 Ｈ Ｌ （ ａｄ ａ ｅＬ ｏ 硬 ＩＳ Ｈ ｒｗ ｅｉ ｔ ｏｐ ｒ ｎｈ Ｓ ｌｔｎ ｉ ａ ｏ ）技术 已经成 为 国内外 汽车工程 师研发 过程 ｍｕ ｉ 中的必 备环节 ，特别是在 车辆 电子 控制 系统开发 过程 中越来越被 广泛 应用 。汽车安全性要求 高 ， 车相关控 汽
整车空气 动力模 型 、 电机 驱动模 型等。 然后 将模 型生成
软件代 码 下载到 ｄ Ｐ Ｃ Ｓ Ａ Ｅ硬件 和待测 样机 结合 ，模 拟
各种极 端状况下 的实时工 况 ，测试样 机 的稳 定性 和安
全 性 。
Ｍａａ 实 ｔｂ ｌ Ｓ ｉ 时 ｍｕｉｋ ｌ ｎ 接 Ｒ Ｗ Ｔ 口 ｄＰ Ｃ ＳＡ Ｅ
发 的 ＨＬ ＩＳ系统与待测 样机构 成硬件在 环仿真 系统 ， 模
拟各 种运行情 况测试 ， 从而缩 短开发周期 、 减少 费用支
出［。 ４ １
器 ； 过 Ｐ Ｓ总线 连接各 种 ｄ Ｐ Ｃ 通 Ｈ Ｓ Ａ Ｅ的 Ｉ ／ 卡， Ｏ板 总线
速度 为 ２ ／ ０ＭＢｓ ；包 含 Ｒ ２ ２串行接 口，速 度为 １５ Ｓ３ １． ２
ｈ ｒ ｗａ ｅｉ ｈ ｏ ． ｈ ｉ ｌｔｏ ｌｔ ｒ ｓｍｕ ａｅ ｅｖ ｈ ｃｅｕ ｉｇ Ｃ ａ ｄ ｒ ｎｔ ｅｌ ｐ Ｔ ｅｓｍｕ ａｉｎｐ ａ ｏ ｍ ｉ ｌｔｓｔ ｅ ｉｌ ｓｎ ＡＮ ｕ ｏｔａ ｆｒｄ ｔ ． ｈ ｙａｓ ｉｃ ｓ ｏ ｆ ｈ ｂ ｓｔ ｎｓｅ ａａ Ｔ ｅ ｌｏｄ ｓ ｕ ｓ ｒ
ｋ ｉ／ ； ｂ Ｓ完全支持 Ｓ ｕｉ ｔ ｉ ｌ ｋ编程等［ 。 ｍ ｎ ８ －
１ ｄＰＣ Ｓ Ａ Ｅ软硬件架构及其纯电动客车 Ｖ Ｕ Ｃ
硬件在环 系统
基于dSPACE的EPS系统ECU硬件在环实验台设计与应用
基于dSPACE的EPS系统ECU硬件在环实验台设计与应用吕荣辉;石维佳;张宏超【摘要】硬件在环仿真测试是ECU研发过程中重要一环,对其性能调试起着关键作用.文章重点阐述基于dSPACE的EPS(电动助力转向)系统ECU(电控单元)硬件在环仿真试验台的设计与应用.基于dSPACE硬件在环仿真器,构建了EPS ECU的硬件在环仿真试验台.通过整合dSPACE系统内部车辆动力学仿真模型与改进的转向系统模型,获得更为接近实车的汽车动力学仿真模型.基于所设计的试验台,对某开发的EPS ECU进行离线测试并分析其性能表现.结果表明,该ECU能较好地满足汽车对转向轻便性、路感及回正性能的要求.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2017(000)002【总页数】4页(P114-117)【关键词】EPS系统;硬件在环;试验台设计;模型整合;离线仿真测试【作者】吕荣辉;石维佳;张宏超【作者单位】河北工业大学机械工程学院,天津300130;河北工业大学机械工程学院,天津300130;中国汽车技术研究中心,天津300300【正文语种】中文【中图分类】U461.9CLC NO.:U461.9Document Code:AArticle ID:1671-7988 (2017)02-114-04 随着汽车电子控制技术的不断成熟，电动助力转向（Electric Power Steering,EPS）得到了快速的发展。
凭借自身高效率、低能耗、易调控等优点[1]，被广泛地应用于各类汽车之中。
作为EPS系统重要组成部分、决定助力转向电机扭矩分配的电子控制单元（Electric Control Unit ,ECU），更是其研究开发的核心，直接影响着车辆的高速稳定性及操作轻便性[2]。
在投入大规模生产之前，ECU必须经过反复的测试。
硬件在环（Hardware In the Loop,HIL）仿真系统具备模拟被控对象及其环境、短时间内对控制器进行各种模拟工况条件下的自动化测试等特点，应用在实时控制系统的开发和测试当中可以大大地缩短研发周期和减约开发成本。
基于dSPACE／CarSim的SBW硬件在环仿真平台开发
型， 并利用 Ｃ Ａ Ｔ Ｉ Ａ设 计 了 台架 的结 构。此 试 验 台可 以 实 现 “ 人一
车一路 ” 闭 环仿 真 ． 为Ｓ Ｂ Ｗ 系统 的 开发 和控 制 器 的设 计 提 供 支 持 关键词 ： 线控转向 ； 硬件在环 ； 实 时 仿真 ； ｄ Ｓ Ｐ Ａ Ｃ Ｅ； Ｃ ａ ｒ Ｓ ｉ ｍ
ｐ ｌ ａ ｔ ｆ ｏ ｒ ｍ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｗａ ｓ ｂ ｕ ｉ ｌ ｔ ｉ ｎ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ Ｃ ＡＴ Ｉ Ａ． Ｒｅ ａ ｌ － ｔ ｉ ｍｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ
第 ２ ７ 卷 第 ２期 ２ ０ １ ３年 ６月
湖 北 汽 车 工 业 学 院 学 报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｈｕ ｂ ｅ ｉ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ａｕ ｔ ｏ ｍｏ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ