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2 实时系统建模
2．1 功能模块划分
功能模块是实时系统的基础研究对象，并且相关联的功能模块组成1个系统任务。在本文研究的液压式制动能量再生控制系统中，共有13个功能模块，如表1所列。表中周期功能模块相对时间轴周期性运行，触发模块只有在制动能量再生和制动能量回收工作模式中运行。

2．2 功能模块间的互连特征
HBRS控制系统中各功能模块的互连特征由图2所示，图中箭头表示功能模块之间的关系(有时序关系和资源共享关系2种)，箭头的方向表示时序，圆圈和方块表示功能块。圆圈的功能块的前提条件互为与关系，方块功能块的前提条件是或关系，空心表示功能块的后续操作没有分支，实心表示功能块具有分支，其后续功能块的执行由分支逻辑决定：I(x，y，z)为关系，x为前提条件，y为后续任务，z为共享资源名称。ua为车速，Iacc为加速踏板行程，lbra为制动踏板行程Pac为蓄能器压力，a为车辆加速度，Ivg为反馈电流。C1为电磁换向阀驱动指令，C2为电磁离合器结合／分离驱动指令，C3为变量泵马达有效排量驱动电流指令，本系统使用脉宽调制方式控制调节电流。

该模型中，有效排量决策模块J8运行的前提条件是J1～J5先运行，即获得各种开关状态、车速和蓄能器压力，缺一不可。经过逻辑判断后决定HBRS的工作模式。J8有分支，J8判断系统工作模式State为能量保持工作模式时，J10直接发出默认的驱动命令即可，不触发J9。J10控制各电磁换向阀的开关状态，控制电磁离合器的结合／分离状态。J9在制动能量回收工作模式时，需要获得车速、制动踏板行程，查询最佳排量对应的控制电流，在制动能量再生工作模式时，需要获得车速、加速踏板行程，查询最佳有效排量对应的控制电流。J10根据当前车辆制动加速度以及反馈电流的大小，对控制电流值进行修正，并发出驱动命令到驱动模块。J9和J10均在不同工作模式下，需要不同的传感器信号或状态变量，因此需要添加判断程序，从而实现在不同工作模式下触发不同控制程序的目的。
2．3 任务划分
根据任务划分原则为I／O依赖性、功能内聚、任务内敛，将13功能模块划分为6个任务，如表2所列。9个任务中R1～R6由系统控制处理器芯片调度实现，R7～R9由微控制器集成外设控制。J10和J11由芯片TLE6230GP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。

关键词： 电子 控制系统 设计 系统 再生 制动 能量 液压