液压制动能量再生系统的电子控制系统设计

GP实现驱动，J12则由控制芯片的PCA及扩展芯片33486A实现，并由单片机PCA模块实现PWM信号输出。

3 调度算法设计

　　当HBRS使能开关打开时，系统共有4种工作模式：制动能量回收模式、制动能量再生模式、制动能量保压模式和制动能量强制泄压模式。HBRS进入何种工作模式由控制系统进行逻辑判断，因此任务R1工作模式决策组合是周期性运行的任务。若判断系统进入制动能量保压工作模式或强制泄压工作模式，则直接任务R6 驱动组合；R6发出控制外设的驱动命令，通过任务R7、R8运行，控制电磁换向阀的通断实现油路的变换，控制电磁离合器的结合／分离实现HBRS与车辆原动力传动系统的分离；若R1判断系统进入制动能量回收工作模式或者制动能量释放工作模式，则触发任务R4查询目标驱动电流值，并触发任务R5计算车辆加速度和任务R6计算反馈电流值提供给任务R10以修正目标驱动电流值；最后，通过任务R9实现对HBRS系统有效排量的调整。

　　确定所需的时标间隔的过程是：为了把开销和功耗降低到最小值，调度器的时标间隔应该设置为所有任务的运行间隔的"最大公因数"，并且满足所有任务的运行时间都应小于调度时标间隔，以保证调度程序总是能够在任何任务需要运行的时候调用它，还要求尽可能地避免任务的抖动。

　　于是，在不同的工作模式中控制系统的任务都在确定性时间段内完成检测和驱动任务，简化了系统设计的复杂性，更可靠，更安全。

　　控制系统处理器执行任务的时序如图3所示。

　　
4 仿真

　　某控制系统基于采用新华龙公司C8051F005最小系统板。首先统计该系统下单个任务运行的瞬时特征，建立实时系统分析模型，实施混合定时调度算法，并统计CPU利用率和任务延时，进行验证。

　　控制系统瞬时特征数据如表3所列，其中，任务运行周期T根据系统性能的需要提出，而且，在开发平台上是可行的，最大执行时间tE为开发平台上反复运行并求取最大值的结果。

　　按照混合调度算法，该9个任务、4个处理器的实时控制系统在各个工作模式下的时序仿真结果如图3所示，仿真忽略任务上下文切换消耗的处理器资源。根据表3，任务的最大公约数为10 ms，因此时间轴被划分为周期为10 ms的时间片。

　　令时标间隔为1．5 ms，开发平台下的HBRS混合定时调度时序如图4所示，其中空白时间段中处理器处于休眠状态。

　　图4(a)说明了当HBRS电子控制系统在强制泄压和保压工作模式时处理器执行任务的时序。此时，处理器根据任务R3和R2采集的车辆工作状态信息，经任务R1判断系统的工作模式，若为强制泄压或保压工作模式则执行任务R6发出控制命令。

　　图4(b)和图4(c)说明了当HBRS电子控制系统在制动能量再生工作模式和制动能量回收工作模式时处理器执行任务的时序。2个模式的区别在于任务R4 中分别触发的子任务为J4和J5。任务R1判断系统工作于制动能量再生工作模式，触发任务R4查询计算液压泵马达有效排量的驱动电流值并触发任务R5采集车辆的负荷状况对驱动电流值修正，通过任务R6发送HBRs系统各电磁方向阀、电磁离合器和液压泵马达的驱动命令。

　　
结语

　　本文应用时间触发模式设计了液压式制动能量再生系统的电子控制系统混合调度器，实现了HBRS的基本功能。通过功能模块划分、任务划分和时间序列的设计可以方便地设计时间触发模式调度器。时间触发模式设计的电子控制系统具有安全、成本低和程序简单的特点。