纯电动装载机整车控制器开发及其功能实现
这是一篇关于工程机械,纯电驱动装载机,工况识别,整车控制器,自动代码生成的论文, 主要内容为面对日益严重的能源危机与环境污染问题,我国积极推出“双碳”目标,然而随着基础建设的不断加大,工程机械保有量也在持续增加。目前工程机械大多数采用柴油发动机提供动力,使用传统柴油发动机驱动的轮式装载机具有能源消耗较多、尾气排放严重等缺点。因此针对轮式装载机开展电动化研究,为尽早实现工程机械领域的“双碳”目标具有重要意义。整车控制器(Vehicle Control Unit,VCU)作为纯电动车辆的核心部件之一,其性能优劣直接影响到整车能否安全可靠运行,因此本文对课题组横向课题所开发的纯电驱动轮式装载机样机进行VCU的开发和功能实现。主要内容包括以下4部分:(1)以课题组与企业联合开发的纯电驱动装载机样机为原型,建立驾驶员模型、电池模型以及整车纵向动力学模型在内的电动装载机模型;在MATLAB/Simulink环境下搭建了人-车-路闭环仿真系统;并在“V”型作业工况下对电动装载机模型进行仿真验证,通过与实际作业数据对比,验证了所建模型可靠性。(2)为进一步提升纯电驱动装载机的节能与效率优势,在分析其作业特征的基础上,建立PSO-BP神经网络算法对作业工况进行辨识,相比于BP神经网络的辨识效果,PSO-BP神经网络算法的辨识精度有大幅度提升。然后针对现阶段驱动控制策略进行优化设计,试验结果表明该装载机的转场经济性和作业效率提升明显。(3)基于纯电动装载机需求,对VCU的基本功能进行分析,之后对VCU的硬件与软件进行开发。硬件方面包括:主控芯片的选型、硬件最小系统电路设计、开关量信息采集单元电路设计、模拟量信息采集单元电路设计、高低边功率驱动单元电路设计以及CAN通讯电路设计;软件方面包括:基于Simulink开发芯片底层驱动接口模块库、基于S32DS集成环境完成底层程序开发、搭建整车高低压上下电控制策略、驱动电机控制策略、上装电机控制策略、档位切换策略、整车状态参数以及故障监测策略等。(4)对开发的VCU进行测试,包括硬件功能测试与实车控制策略验证两部分。首先测试VCU的各模块硬件功能,包括电源模块功能测试、数字量与模拟量采集硬件功能测试、高低边功率驱动硬件功能测试以及CAN通讯硬件功能测试。然后将控制器进行实车测试,分别对整车高低压上下电功能、整车驾驶信息采集功能、整车档位切换功能、以及整车CAN通讯网络功能进行测试。测试完成后进行实车作业进一步验证VCU功能的可靠性。对驱动控制策略优化后进行实车试验,试验结果表明优化后整车铲装作业时效率提升了10%,转场时工况下经济性提高16.1%。经过测试,所开发的VCU性能可靠,满足纯电动装载机的功能需求。
基于自动代码生成的飞管半物理仿真系统通用化设计
这是一篇关于半物理仿真,故障模拟,自动代码生成,多核实时仿真的论文, 主要内容为随着无人机技术的快速发展,专用型半物理仿真系统的设计思路,已无法满足其快速化、低成本的研制需求。因此,本文针对无人机系统研制过程中的飞管半物理仿真的功能需求及使用场景,开展飞管半物理仿真系统通用化设计技术研究。本文以多核实时仿真计算机为基础,进行飞管半物理仿真系统通用化硬件结构设计,通过设计信号切换系统,实现半物理仿真系统的功能切换,使其同时满足多场景使用需求;采用程序结构与数据结构分离的设计思想,制定通用化的数据交互协议结构,构建规则模型、通用化数据处理程序及软件自动生成模板,开展界面动态生成技术研究,从而实现仿真管理软件、地面站仿真软件及数据处理与分析软件等仿真综合控制软件的自动生成;利用自动代码生成技术,开展实时仿真软件的通用化功能结构设计,通过构建程序与仿真模型的通用化接口,实现实时仿真软件的接口程序、数据处理程序与仿真模型的解耦,从而实现实时仿真软件快速迭代开发。并在此基础上开展系统集成测试与验证,对仿真系统的功能和性能进行了测试和验证,结果表明本文设计的仿真系统在仿真逼真度、仿真实时性、功能多样化等方面均满足设计需求。
基于实时操作系统的电池管理系统软件设计
这是一篇关于锂离子电池,FreeRTOS,自动代码生成,电池管理系统的论文, 主要内容为电池管理系统(BMS)作为电池的管理控制单元,具有防止电池过充过放、估计剩余电量、管理能量流动等功能,对于电池安全运行和延长使用寿命具有重要意义。目前,大部分电池管理系统软件使用前后台(中断-主函数)方式开发,导致系统实时性差及不同应用场景下开发需求成本高的问题。针对上述问题,本文设计了基于开源实时操作系统的电池管理系统软件。首先,本文分析了BMS的开发需求,针对实时性要求不同的功能,分别设计了周期型任务和事件型任务。按照执行周期越短优先级越高的原则,确定了任务优先级,并完成了基于FreeRTOS的电池管理系统分层软件架构设计。之后,面对目前BMS存在的实际问题,结合FreeRTOS相关功能给出解决方案。为了解决目前电池管理系统中存在的高频电流纹波导致电池荷电状态(SOC)估计出现累计误差,本文设计了定时器+ADC+DMA的采样方式。通过FreeRTOS中的信号量进行数据的同步,实现了20kHz的总电流采样频率。并且使用BMS样机对ADC的采样频率和采样精度进行了测试,测试结果表明20kHz高频采样可以减小高频电流纹波对SOC估算的影响。其次,为了解决CAN通信在总线负载率较高时发生丢帧的问题,本文使用FreeRTOS提供的消息队列和信号量功能,设计了CAN消息接收、发送缓冲区,并实现数据和任务的同步机制。通过CAN网络负载率测试,结果表明总线负载率可以稳定在92%情况下不发生丢帧,在软件层面提高了CAN通信可靠性。并且,设计了基于CAN总线的在线升级功能,方便后续对BMS软件的更新维护。最后,为提供电池管理系统的开发效率,本文设计了实时操作系统任务与MATLAB图形化编程的集成接口。以电池SOC估算为例,本文在Simulink中搭建了扩展卡尔曼滤波估算SOC算法模型,并将自动生成的代码集成到BMS工程中。将代码下载到BMS硬件平台进行多目标SOC估算测试,结果表明嵌入式运行结果与Simulink仿真结果一致,基于模型生成的代码有效且接口设计正确;使用交互式用户I/O技术分析软件各任务的实时性,各任务执行周期误差小于工程规定的10%,软件实时性相优于前后台式BMS。本文设计了基于FreeRTOS和ARM Cortex-M4内核的电池管理系统开发平台,对解决目前核心芯片严重依赖国外企业,BMS软件实时性差及开发效率低等问题进行了探索。
基于实时操作系统的电池管理系统软件设计
这是一篇关于锂离子电池,FreeRTOS,自动代码生成,电池管理系统的论文, 主要内容为电池管理系统(BMS)作为电池的管理控制单元,具有防止电池过充过放、估计剩余电量、管理能量流动等功能,对于电池安全运行和延长使用寿命具有重要意义。目前,大部分电池管理系统软件使用前后台(中断-主函数)方式开发,导致系统实时性差及不同应用场景下开发需求成本高的问题。针对上述问题,本文设计了基于开源实时操作系统的电池管理系统软件。首先,本文分析了BMS的开发需求,针对实时性要求不同的功能,分别设计了周期型任务和事件型任务。按照执行周期越短优先级越高的原则,确定了任务优先级,并完成了基于FreeRTOS的电池管理系统分层软件架构设计。之后,面对目前BMS存在的实际问题,结合FreeRTOS相关功能给出解决方案。为了解决目前电池管理系统中存在的高频电流纹波导致电池荷电状态(SOC)估计出现累计误差,本文设计了定时器+ADC+DMA的采样方式。通过FreeRTOS中的信号量进行数据的同步,实现了20kHz的总电流采样频率。并且使用BMS样机对ADC的采样频率和采样精度进行了测试,测试结果表明20kHz高频采样可以减小高频电流纹波对SOC估算的影响。其次,为了解决CAN通信在总线负载率较高时发生丢帧的问题,本文使用FreeRTOS提供的消息队列和信号量功能,设计了CAN消息接收、发送缓冲区,并实现数据和任务的同步机制。通过CAN网络负载率测试,结果表明总线负载率可以稳定在92%情况下不发生丢帧,在软件层面提高了CAN通信可靠性。并且,设计了基于CAN总线的在线升级功能,方便后续对BMS软件的更新维护。最后,为提供电池管理系统的开发效率,本文设计了实时操作系统任务与MATLAB图形化编程的集成接口。以电池SOC估算为例,本文在Simulink中搭建了扩展卡尔曼滤波估算SOC算法模型,并将自动生成的代码集成到BMS工程中。将代码下载到BMS硬件平台进行多目标SOC估算测试,结果表明嵌入式运行结果与Simulink仿真结果一致,基于模型生成的代码有效且接口设计正确;使用交互式用户I/O技术分析软件各任务的实时性,各任务执行周期误差小于工程规定的10%,软件实时性相优于前后台式BMS。本文设计了基于FreeRTOS和ARM Cortex-M4内核的电池管理系统开发平台,对解决目前核心芯片严重依赖国外企业,BMS软件实时性差及开发效率低等问题进行了探索。
基于实时操作系统的电池管理系统软件设计
这是一篇关于锂离子电池,FreeRTOS,自动代码生成,电池管理系统的论文, 主要内容为电池管理系统(BMS)作为电池的管理控制单元,具有防止电池过充过放、估计剩余电量、管理能量流动等功能,对于电池安全运行和延长使用寿命具有重要意义。目前,大部分电池管理系统软件使用前后台(中断-主函数)方式开发,导致系统实时性差及不同应用场景下开发需求成本高的问题。针对上述问题,本文设计了基于开源实时操作系统的电池管理系统软件。首先,本文分析了BMS的开发需求,针对实时性要求不同的功能,分别设计了周期型任务和事件型任务。按照执行周期越短优先级越高的原则,确定了任务优先级,并完成了基于FreeRTOS的电池管理系统分层软件架构设计。之后,面对目前BMS存在的实际问题,结合FreeRTOS相关功能给出解决方案。为了解决目前电池管理系统中存在的高频电流纹波导致电池荷电状态(SOC)估计出现累计误差,本文设计了定时器+ADC+DMA的采样方式。通过FreeRTOS中的信号量进行数据的同步,实现了20kHz的总电流采样频率。并且使用BMS样机对ADC的采样频率和采样精度进行了测试,测试结果表明20kHz高频采样可以减小高频电流纹波对SOC估算的影响。其次,为了解决CAN通信在总线负载率较高时发生丢帧的问题,本文使用FreeRTOS提供的消息队列和信号量功能,设计了CAN消息接收、发送缓冲区,并实现数据和任务的同步机制。通过CAN网络负载率测试,结果表明总线负载率可以稳定在92%情况下不发生丢帧,在软件层面提高了CAN通信可靠性。并且,设计了基于CAN总线的在线升级功能,方便后续对BMS软件的更新维护。最后,为提供电池管理系统的开发效率,本文设计了实时操作系统任务与MATLAB图形化编程的集成接口。以电池SOC估算为例,本文在Simulink中搭建了扩展卡尔曼滤波估算SOC算法模型,并将自动生成的代码集成到BMS工程中。将代码下载到BMS硬件平台进行多目标SOC估算测试,结果表明嵌入式运行结果与Simulink仿真结果一致,基于模型生成的代码有效且接口设计正确;使用交互式用户I/O技术分析软件各任务的实时性,各任务执行周期误差小于工程规定的10%,软件实时性相优于前后台式BMS。本文设计了基于FreeRTOS和ARM Cortex-M4内核的电池管理系统开发平台,对解决目前核心芯片严重依赖国外企业,BMS软件实时性差及开发效率低等问题进行了探索。
基于实时操作系统的电池管理系统软件设计
这是一篇关于锂离子电池,FreeRTOS,自动代码生成,电池管理系统的论文, 主要内容为电池管理系统(BMS)作为电池的管理控制单元,具有防止电池过充过放、估计剩余电量、管理能量流动等功能,对于电池安全运行和延长使用寿命具有重要意义。目前,大部分电池管理系统软件使用前后台(中断-主函数)方式开发,导致系统实时性差及不同应用场景下开发需求成本高的问题。针对上述问题,本文设计了基于开源实时操作系统的电池管理系统软件。首先,本文分析了BMS的开发需求,针对实时性要求不同的功能,分别设计了周期型任务和事件型任务。按照执行周期越短优先级越高的原则,确定了任务优先级,并完成了基于FreeRTOS的电池管理系统分层软件架构设计。之后,面对目前BMS存在的实际问题,结合FreeRTOS相关功能给出解决方案。为了解决目前电池管理系统中存在的高频电流纹波导致电池荷电状态(SOC)估计出现累计误差,本文设计了定时器+ADC+DMA的采样方式。通过FreeRTOS中的信号量进行数据的同步,实现了20kHz的总电流采样频率。并且使用BMS样机对ADC的采样频率和采样精度进行了测试,测试结果表明20kHz高频采样可以减小高频电流纹波对SOC估算的影响。其次,为了解决CAN通信在总线负载率较高时发生丢帧的问题,本文使用FreeRTOS提供的消息队列和信号量功能,设计了CAN消息接收、发送缓冲区,并实现数据和任务的同步机制。通过CAN网络负载率测试,结果表明总线负载率可以稳定在92%情况下不发生丢帧,在软件层面提高了CAN通信可靠性。并且,设计了基于CAN总线的在线升级功能,方便后续对BMS软件的更新维护。最后,为提供电池管理系统的开发效率,本文设计了实时操作系统任务与MATLAB图形化编程的集成接口。以电池SOC估算为例,本文在Simulink中搭建了扩展卡尔曼滤波估算SOC算法模型,并将自动生成的代码集成到BMS工程中。将代码下载到BMS硬件平台进行多目标SOC估算测试,结果表明嵌入式运行结果与Simulink仿真结果一致,基于模型生成的代码有效且接口设计正确;使用交互式用户I/O技术分析软件各任务的实时性,各任务执行周期误差小于工程规定的10%,软件实时性相优于前后台式BMS。本文设计了基于FreeRTOS和ARM Cortex-M4内核的电池管理系统开发平台,对解决目前核心芯片严重依赖国外企业,BMS软件实时性差及开发效率低等问题进行了探索。
基于自动代码生成的飞管半物理仿真系统通用化设计
这是一篇关于半物理仿真,故障模拟,自动代码生成,多核实时仿真的论文, 主要内容为随着无人机技术的快速发展,专用型半物理仿真系统的设计思路,已无法满足其快速化、低成本的研制需求。因此,本文针对无人机系统研制过程中的飞管半物理仿真的功能需求及使用场景,开展飞管半物理仿真系统通用化设计技术研究。本文以多核实时仿真计算机为基础,进行飞管半物理仿真系统通用化硬件结构设计,通过设计信号切换系统,实现半物理仿真系统的功能切换,使其同时满足多场景使用需求;采用程序结构与数据结构分离的设计思想,制定通用化的数据交互协议结构,构建规则模型、通用化数据处理程序及软件自动生成模板,开展界面动态生成技术研究,从而实现仿真管理软件、地面站仿真软件及数据处理与分析软件等仿真综合控制软件的自动生成;利用自动代码生成技术,开展实时仿真软件的通用化功能结构设计,通过构建程序与仿真模型的通用化接口,实现实时仿真软件的接口程序、数据处理程序与仿真模型的解耦,从而实现实时仿真软件快速迭代开发。并在此基础上开展系统集成测试与验证,对仿真系统的功能和性能进行了测试和验证,结果表明本文设计的仿真系统在仿真逼真度、仿真实时性、功能多样化等方面均满足设计需求。
基于实时操作系统的电池管理系统软件设计
这是一篇关于锂离子电池,FreeRTOS,自动代码生成,电池管理系统的论文, 主要内容为电池管理系统(BMS)作为电池的管理控制单元,具有防止电池过充过放、估计剩余电量、管理能量流动等功能,对于电池安全运行和延长使用寿命具有重要意义。目前,大部分电池管理系统软件使用前后台(中断-主函数)方式开发,导致系统实时性差及不同应用场景下开发需求成本高的问题。针对上述问题,本文设计了基于开源实时操作系统的电池管理系统软件。首先,本文分析了BMS的开发需求,针对实时性要求不同的功能,分别设计了周期型任务和事件型任务。按照执行周期越短优先级越高的原则,确定了任务优先级,并完成了基于FreeRTOS的电池管理系统分层软件架构设计。之后,面对目前BMS存在的实际问题,结合FreeRTOS相关功能给出解决方案。为了解决目前电池管理系统中存在的高频电流纹波导致电池荷电状态(SOC)估计出现累计误差,本文设计了定时器+ADC+DMA的采样方式。通过FreeRTOS中的信号量进行数据的同步,实现了20kHz的总电流采样频率。并且使用BMS样机对ADC的采样频率和采样精度进行了测试,测试结果表明20kHz高频采样可以减小高频电流纹波对SOC估算的影响。其次,为了解决CAN通信在总线负载率较高时发生丢帧的问题,本文使用FreeRTOS提供的消息队列和信号量功能,设计了CAN消息接收、发送缓冲区,并实现数据和任务的同步机制。通过CAN网络负载率测试,结果表明总线负载率可以稳定在92%情况下不发生丢帧,在软件层面提高了CAN通信可靠性。并且,设计了基于CAN总线的在线升级功能,方便后续对BMS软件的更新维护。最后,为提供电池管理系统的开发效率,本文设计了实时操作系统任务与MATLAB图形化编程的集成接口。以电池SOC估算为例,本文在Simulink中搭建了扩展卡尔曼滤波估算SOC算法模型,并将自动生成的代码集成到BMS工程中。将代码下载到BMS硬件平台进行多目标SOC估算测试,结果表明嵌入式运行结果与Simulink仿真结果一致,基于模型生成的代码有效且接口设计正确;使用交互式用户I/O技术分析软件各任务的实时性,各任务执行周期误差小于工程规定的10%,软件实时性相优于前后台式BMS。本文设计了基于FreeRTOS和ARM Cortex-M4内核的电池管理系统开发平台,对解决目前核心芯片严重依赖国外企业,BMS软件实时性差及开发效率低等问题进行了探索。
基于实时操作系统的电池管理系统软件设计
这是一篇关于锂离子电池,FreeRTOS,自动代码生成,电池管理系统的论文, 主要内容为电池管理系统(BMS)作为电池的管理控制单元,具有防止电池过充过放、估计剩余电量、管理能量流动等功能,对于电池安全运行和延长使用寿命具有重要意义。目前,大部分电池管理系统软件使用前后台(中断-主函数)方式开发,导致系统实时性差及不同应用场景下开发需求成本高的问题。针对上述问题,本文设计了基于开源实时操作系统的电池管理系统软件。首先,本文分析了BMS的开发需求,针对实时性要求不同的功能,分别设计了周期型任务和事件型任务。按照执行周期越短优先级越高的原则,确定了任务优先级,并完成了基于FreeRTOS的电池管理系统分层软件架构设计。之后,面对目前BMS存在的实际问题,结合FreeRTOS相关功能给出解决方案。为了解决目前电池管理系统中存在的高频电流纹波导致电池荷电状态(SOC)估计出现累计误差,本文设计了定时器+ADC+DMA的采样方式。通过FreeRTOS中的信号量进行数据的同步,实现了20kHz的总电流采样频率。并且使用BMS样机对ADC的采样频率和采样精度进行了测试,测试结果表明20kHz高频采样可以减小高频电流纹波对SOC估算的影响。其次,为了解决CAN通信在总线负载率较高时发生丢帧的问题,本文使用FreeRTOS提供的消息队列和信号量功能,设计了CAN消息接收、发送缓冲区,并实现数据和任务的同步机制。通过CAN网络负载率测试,结果表明总线负载率可以稳定在92%情况下不发生丢帧,在软件层面提高了CAN通信可靠性。并且,设计了基于CAN总线的在线升级功能,方便后续对BMS软件的更新维护。最后,为提供电池管理系统的开发效率,本文设计了实时操作系统任务与MATLAB图形化编程的集成接口。以电池SOC估算为例,本文在Simulink中搭建了扩展卡尔曼滤波估算SOC算法模型,并将自动生成的代码集成到BMS工程中。将代码下载到BMS硬件平台进行多目标SOC估算测试,结果表明嵌入式运行结果与Simulink仿真结果一致,基于模型生成的代码有效且接口设计正确;使用交互式用户I/O技术分析软件各任务的实时性,各任务执行周期误差小于工程规定的10%,软件实时性相优于前后台式BMS。本文设计了基于FreeRTOS和ARM Cortex-M4内核的电池管理系统开发平台,对解决目前核心芯片严重依赖国外企业,BMS软件实时性差及开发效率低等问题进行了探索。
本文内容包括但不限于文字、数据、图表及超链接等）均来源于该信息及资料的相关主题。发布者：毕业设计工坊 ，原文地址：https://bishedaima.com/lunwen/51757.html
