利用仿真技术进行智能制动系统的开发

在当前的汽车行业中，安全性仍然是首要关注点之一。自动紧急制动系统（AEB）作为增强道路安全的核心技术，正逐渐普及。该系统通过高级传感器和算法来预测和应对潜在的撞车风险，极大提升了安全性。在 AEB 系统的开发过程中，仿真工具的作用不容小觑，它们将成为工程师设计和测试的重要辅助工具。

推动 AEB 创新：仿真技术的重要作用

在开发自动紧急制动系统（AEB）时，构建一个准确的车辆动力学模型是实现快速迭代和早期验证的关键步骤。多自由度车辆动力学模型提供了模拟车辆在多种情境下的行为，尤其是在紧急制动情况下，车辆动力学响应特性与操纵稳定性和驾乘舒适性密切相关。它允许工程师在实车测试之前，在虚拟仿真环境中对车辆的响应进行预测和并进行控制算法优化，从而确保 AEB 系统在真实路况下能够有效地执行其安全任务。

为了支持这一进程，Simulink系统中的车辆动力学工具箱（Vehicle Dynamics Blockset），为工程师提供了一种便捷的方式来构建和测试车辆动力学模型，它不仅提供搭建车辆动力学模型所需的各总成模块库，高清 3D 可视化场景和接口，也提供了涵盖14DOF、7DOF、3DOF等不同自由度的整车模型。

图1：车辆动力学工具箱

在搭建模型的过程中，用户可以根据开发需要对车辆的各个方面进行定制，包括动力总成、轮系、转向系统、悬挂和车身等进行建模；并加入特定的控制算法，如自动紧急制动（AEB）和前碰撞警告（FCW）算法等；也可以设定车辆特定参数、定义测试场景和条件，包括地面摩擦系数的设置；并可利用 3D 可视化工具进行模型的可视化和调试。

图2：车胎参数设置

自动紧急制动（AEB）是一种先进的主动安全系统，其核心是 AEB 控制器，它负责发出精确的转向和制动控制指令，然后交由车辆动力学模型进行解读和执行。对于 AEB 而言，高保真车辆动力学模型能够让虚拟仿真测试结果与真实测试结果相匹配是非常重要的。因此，在 AEB 的开发中，当车辆动力学模型搭建完成后，就可以进行制动系统的开发。特别重要的一环是在各种路面条件下测试制动系统的响应。

图3：使用Simulink进行制动试验

Simulink 提供了一个强大的仿真平台，工程师可以在该平台上模拟包括干燥、湿滑、雪地等多种路面状况。通过这些仿真测试，工程师能够观察和分析防抱死制动系统（ABS）在不同路况下的性能，特别是在紧急制动时轮胎与路面的交互作用，以确保研发出高级别的制动系统。

图4：利用模型预测控制（MPC）算法实现的ABS的Simulink模型

可以看出，仿真技术在开发 AEB 的研发中扮演了至关重要的角色。它不仅减少了对物理原型的依赖，而且大幅提升了设计的精准度和安全性验证的效率。

利用仿真技术，进行智能制动系统的开发

借助 MATLAB 和 Simulink，中汽创智公司进行了集成式制动控制系统（IBC）的研发。Simulink 平台使其能够灵活构建适当详细程度的模型，如 IBC 控制算法模型、机电液化执行器的物理模型以及车辆模型，这不仅显著提升了建模的速度和质量，而且促进了模型在不同平台间的高效迭代和移植，显著缩短了整个开发周期。

此外，通过 MathWorks 的 Virtual Vehicle Composer 应用程序（图5），中汽创智得以轻松创建定制化的虚拟车辆模型。这一工具的便利性在于其不仅适用于桌面开发环境，还能无缝迁移到云端。这种灵活性和扩展性为智能制动系统的研发提供了重要的支持。

图5：Virtual Vehicle Composer

结语

虚拟仿真技术以及 MATLAB 和 Simulink 等工具善用，为工程师们提供了一个既单一又完备的仿真环境，这不仅成本效益显著，还能大幅提升测试的效率和系统开发的准确性。未来，随着仿真技术的不断进步和自动驾驶技术的不断成熟，它们在自动紧急制动系统（AEB）的研发中扮演的角色日趋重要。