李胜凯，桂 勇，李胜泽

(1.陆军装甲兵学院 车辆工程系，北京 100072；2.辽宁工程技术大学，电子与信息工程学院，辽宁 兴城 125100)

对试验过程进行相关模拟仿真技术称为半实物仿真，在相关的模拟仿真系统中对受控对象进行模拟仿真研究，及时在线调整一些相关通信控制参数，从而改进试验系统的精度性和基本性能。半实物模拟仿真试验台主要检验通信控制系统的运行状态，推导准确的算法，可以改进通信测控系统。在分析相关研究设计的基础上，对模拟试验台开发完善进行总体规划。因此，半实物模拟仿真试验台要完成以下要求：1) 模拟部件在不同工况下的状况；2) 对通信控制系统的运作参数进行实时和准确地测试；3) 进行零部件的选型与匹配；4) 进行系统通信控制策略研究。

1 模拟仿真试验台设计目标

通过硬件和软件的匹配设计，研究模拟仿真试验台通信控制系统，促进试验平台搭建便捷有效。因此，在模拟试验台软、硬件的设计中，既要考虑研究的需要，又要最大限度地着眼其通用性和扩展性，使其有更加广泛的应用前景。模拟仿真试验台需适时采集系统的温度、压力等信号参数；运用控制软件对反应的信号进行综合分析、运算和决策，并依据控制策略对数据信号处理，有效地对执行机构进行掌握；依托上座机适时检测通信控制系统的信号参数和运行状况[1]。

1.1 模拟仿真试验台设计方案

根据以上的设计目标，智能化冷却控制系统模拟试验台的设计可分为：系统信号模拟发生器、ECU、执行机构(电机和比例式电控阀门)、上位机等组成部分，其构成原理如图1所示。

图1 通信控制系统组成示意图

1.2 控制系统基本工作过程

ECU接收到控制系统信号发生器的模拟信号后，经过A/D的处理，输出为数字参数信号，然后发送给单片机，依据设定好的程序经过相关运算后发出下级指令，各电路模块接收相关PWM信号后，可以对电机运动转速、电控阀门有关开度进行控制，同时接收反馈信号，单片机利用通信模块和上座机来实时联系。

2 模拟仿真试验台硬件设计

模拟仿真试验台的通信测控系统在运行时，传感器收集试验台管路中工作状态信号，RS485模块收集处理后的参数信号并进行模数转换，然后通过RS485与RS232通讯协议转换板卡转换后将信号传到工控机，工控机对采集的信号进行分析和处理，显示并保存测试结果，然后根据既定的控制策略输出控制信号，经模块数模转换后由驱动电路传到执行器。

模拟仿真试验台的ECU是一个复杂单片机实时控制系统，硬件电路由多个子模块电路组合而成。单片机选定后，还要用合理的电路来支持其工作[2]。

通信电路的研究对实现ECU与上位间的参数信号传输非常重要。此单片机大都运用异步串联接口通信方式[3]，由于MC9S12DP512采用内置串联接口通信SCI数据接口，所以可依靠上位机串联口RS-232和MC9S12DP512的串联接口来通讯联系，实现对控制系统的工作监控(图2)。

大体情况下，电子线路设计要在结构性和原理性设计后，刻印电路板(PCB)把结构原理中的电气原件进行连接，并将各种元件焊接在PCB上，经过调试后，PCB能完成原理图上要求的功能。将PCB设计出的各电路模块组装在控制盒中，构成的ECU电路实物图如图3。

图3 ECU电路连接图

3 模拟仿真试验台软件设计

通信测控系统通过状态参数信号显示情况检测模拟仿真试验台工作状态，并纪录工作计算得数据，下步将各电路模块进行组合，完成C语言程序软件的设计调试[4]，设计出控制系统的主程序，同时将需用的特定开关、按键等进行安装和调试。

在本文中，串联通信模块包括单片机和上座机间的通联模块，还有单片机与其它ECU的通联模块。通信程序流程如图4。

图4 串联通信程序流程

4 结论

单片机根据检测的工况信号，再通过查表确定出电控阀门的开度应该增大到40%，然后输出PWM信号以改变控制电压，从而改变电控阀门的开度[5]。此时在一个示波器上可以看到单片机输出PWM参数信号的频率动态情况(如图5)，在另一个示波器上可以看到电控阀门开度上的动态情况(如图6)。

图5 单片机输出PWM参数信号图

图6 电控阀门开度动态图

可以看到电控阀门从30%的开度增大到45%的开度，其反馈电压从3.5V逐渐增大到4.5V，而不是阶跃式的上升，这是因为电控阀门的开度变化需要一定的响应时间。每变化10%的开度，需要大约6s的响应响应时间。

本文采用模块化思想进行ECU硬件电路设计，使得各电路模块既相对独立，又相互联系并协调工作，易于维护和功能的扩展。在单片机通信控制系统软件开发中，清楚程序控制研究的状态过程。而模块化的统信控制程序设计研究方式，方便控制程序的调整，易进行软件程序的功能扩展与进步开发。半实物模拟仿真试验台的开发在理论研究和台架试验之间搭建了一个快捷的过渡平台，对试验台智能化控制系统快速研发有重要指导意义和实用价值。