本文介绍了一种基于Matlab的汽车防抱死制动系统（ABS）试验数据实时采集与处理方法。通过Matlab编程实现计算机串口对ABS电控单元（ECU）的控制，将ABS系统采集到的试验数据实时传输到Matlab中，并进行实时分析处理和显示。该方法实施容易、稳定可靠，为研究ABS系统的防抱死制动过程和控制逻辑提供了便利。

关键词： ABS；Matlab；串口

引言

目前，ABS实车试验数据的实时采集和处理通常由插在PC机扩展槽中的数据采集卡完成，这种方法对汽车环境和车载电源有较严格的要求，需要对车辆进行一定的改造。本文介绍一种简易的ABS试验数据采集与处理方法，无需对原车进行改动。

1. ABS数据采集与处理系统设计

ABS的各项测试数据主要包括车轮速度、车身速度、瞬时车轮转速和时间、制动管路压强、制动力矩和汽车载荷等参数。由于价格和安装难易程度不同，目前车辆中一般只安装轮速传感器和汽车减速度传感器。本文主要讨论对这两种传感器采集数据的实时传输与分析处理方法。系统电控单元ECU不断从车轮角速度传感器和减速度传感器读入信号，一方面计算车轮角加/减速度和参考滑移率，与设定门限值比较以控制电磁阀输出；另一方面将这些信号通过串口发送至PC机，实现实时采集与存储。

2. Matlab对计算机串口的编程

Matlab是数学计算的强大工具，以矩阵作为数据操作基本单位，广泛应用于数理统计、自动控制、数字信号处理等领域。利用Matlab对ABS试验数据进行分析处理非常合适，关键问题是如何将数据从ECU传输到计算机。Matlab支持面向对象技术，通过创建串口对象来操作串口。使用serial函数创建串口对象，通过定义属性设置通信模式。数据传输前需用fopen打开串口，结束后用fclose关闭。常用串口函数包括：serial（创建串口对象）、fopen（打开串口）、fread（读取数据）、fclose（关闭串口）、free（解除控制）、delete（删除对象）、clear（从工作空间删除）。

串口参数设置包括波特率、同步/异步读取方式、等待时间等。例如，设置波特率可在创建对象时指定：s = serial('com1', 'baudrate', '9600'); 或使用set命令：set(s, 'baudrate', '9600');

3. ABS系统数据采集与处理实例

3.1 数据采集格式

ECU一次向Matlab传递8个变量的实时数据，每个变量占2个字节（高位在前，低位在后），共16个字节。变量顺序为：减速度传感器信号高电平时间（Acc-high）、低电平时间（Acc-low）、估计车身减速度（Acc）、参考车速（Vref）、左前轮速（Zq）、左后轮速（Zh）、右前轮速（Yq）、右后轮速（Yh）。

3.2 Matlab实时作图

Matlab没有现成的实时绘图函数，但可通过以下方法实现：①建立图形句柄：h = plot(4,4,'*','EraseMode','xor'); ②设置坐标轴范围：axis([0,1000,-1,1]); ③循环更新数据：使用set(h,'xdata',x,'ydata',y)修改坐标值，并用drawnow命令更新图形，从而得到实时动态图像。

3.3 采集和处理实例

图2为某车型ABS实车试验数据，经采集、分析处理后由Matlab实时绘制。图2(a)为左前轮速和参考车速曲线，图2(b)为右后轮速和参考车速曲线，参考车速相同。左前轮经历3次ABS循环，右后轮2次。图2(c)为滑移率曲线，左前轮波动较大，右后轮（驱动轮）变化较小。图2(d)为车身减速度曲线，大部分时间减速度约为6.5 m/s²（0.66 g）。通过了解ABS内部动态过程，可有效解决系统问题，提高工作效率。

4. 结束语

本文提出的基于Matlab的ABS实车试验数据实时采集与处理方法成本低、可靠性高、实施容易，为ABS开发和研究提供了便利。对更多参数的采集与处理工作正在进一步探索中。

参考文献

1. 夏群生，刘训忠. ABS数据采集与算法仿真软件开发. 汽车电器，1999(3):1-3.
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