随着车速的不断提升，整车的稳定性能备受瞩目，消费者对于驾驶车辆的要求也不断提升。作为复杂的机械系统，在人、车、外界载荷环境等的相互作用下，一直是汽车动力学模型建立、分析的难题，对于承担客运业务的大型客车来说，要求更为严格。

在客车的传统设计过程中，由于在前期设计阶段缺乏试验用的样机，因此不可能取得足够的实际经验以避免设计中潜在的缺陷。这样，有关装配、操作、维护和性能的问题往往只会在设计后期或在最终的产品试车过程中、甚至在投入使用一段时间后才能暴露出来，所以产品往往不得不返回到构造设计阶段以进行必要的修改，这样的设计过程不仅效率低，费用也高昂。随着现代计算机仿真和网络通信技术的发展，虚拟设计（Virtual Design,VD）技术的兴起将为解决这些问题提供新的方法。在设计初期，可以直接在虚拟环境里（计算机环境）创建产品模型---即虚拟样机（Virtual Prototyping,VP）,并将其置于虚拟环境中进行试验。这样不仅可以使产品的结构和功能得到模拟，而人际交换性能也能得到测试，使产品缺陷在最初的设计阶段就能被及时发现并加以改进，从而可以做出很多前瞻性的决策和优化实施方案。多刚体动力学仿真技术（Multibody Dynamics Simulation Technology）是虚拟设计的一个重要组成部分，它是将机械系统建模成一系列的刚体通过对相互之间的约束的关节连接而成的系统。这个技术已经运用到汽车制造业、工程机械、航空航天、国防工业及通用的机械制造等领域、应用多刚体建模技术，可以在计算机上建立样机模型，对模型进行各种动态性能分析，然后改进样机设计方案，用数字化的形式代替传统的实物样机试验。运用多刚体建模技术，可以大大简化产品的设计开发过程，大幅度缩短产品开发周期，大量减少产品开发费用和成本，明显提高产品质量，提高产品的系统性能，获得最优化和创新的设计产品。

车辆的制动性能是评价车辆系统性能优良的一个重要指标。车辆的制动性能对于驾驶员与乘员来说至关重要。车辆的制动过程是一个极其复杂的过程，影响制动效能的因素有很多，路况、天气、驾驶员的操作等等。传统设计过程中一句以往的经验先行设计，然后样车生产出来之后才进行制动性能的测试，这样会延长产品的开发过程，产品的质量也很难把控。通过制动动力学过程仿真，在虚拟环境中对于车辆可能的工况进行模拟，对于其中存在的问题进行及时修改。可以大量减少开发费用和成本，获得最优的产品。

我国的汽车工业起步较晚，现有的具有一定规模的整车厂一般均已引进国外成熟的车型并略加改变以适应中国市场实际情况为主。这样，由于对自身车型的不了解，导致相当多的车型在加装一些先进的控制系统如ABS或TSC等时很难将现成的这些控制系统与整车很好的匹配。如果通过在实车上加装各套不同的ABS系统在各种工况、路面条件下进行实车试验，不仅耗时，也提高了成本。

基于上述原因，我们希望有一套半实物仿真系统，主要思路如下：通过尽可能少的参数建立合理有效的整车动力学仿真模型、轮胎模型、制动系统模型等，并能模拟各种工况和路面条件，将这套软件系统与ABS实物通过数据交换系统相连接，进行全面的ABS与整车匹配性能试验，大大降低了成本和开发周期。当然，上面的各主要仿真模型均可以与实物互换，包括整车、制动系统等。另一方面，ABS系统也可以用仿真模型来代替，这样就可以进行纯软件的仿真，可用于ABS控制逻辑的选择和设计等。

自八十年代以来，很多基于微处理器的试验方法已经被用于验证汽车控制系统的有效性。在这多种方法中，半实物仿真受到了关注，正在受到越来越广泛的应用。HIL仿真最初使用于空间技术和国防工业中，因为在这些领域中，若要在实际的系统上进行控制器的试验不仅不太可能而且成本相当高。

ABS防抱死系统是一种用于提高车辆制动性能和操纵稳定性的控制系统。ABS系统的研究与开发需要结合多种路面条件、不同的整车及各相应工况进行，而这事实上不太容易做到，也需要相当多的实际经验。为了减少开发系统的成本和周期，数家汽车制造厂商提出了对这些控制系统进行HIL仿真的概念。此概念的核心思想是：能够基于计算机的试验系统上模拟计算在ABS制动工况或有牵引力控制系统情况下的三维的车辆行驶性能。这些仿真计算能够用快速DSP板和ABS/TCS的ECU构成--”半实物仿真”设备系统，以实时的模式进行仿真，也可以仅在PC机上用离线模式进行非实时仿真。在离线模式中，计算机还需要通过程序模拟控制算法。

通过使用HIL仿真，能够反复调用各种不同的工况、车型和路面，从而提高试验的质量。在早起的HIL阶段，仿真系统要求一个相当庞大的计算机系统。八十年代中后期，Kempf.D.Bonderson等人使用了一台DEC VAX II工作站来作为实时仿真器主机，而整车的模型仅为5个自由度。即使这样，由于当时的较低水平的电子技术，整个系统仍然很复杂且昂贵。

九十年代随着电子技术的发展，Funnel等人开发了一套实时仿真器，它由几个远小于VAX工作站的传输机构成，而Michaels等人开发了一套含有一个17自由度整车模型的实时仿真系统。近几年来，由于微机的快速发展，也逐渐开始在微机上开发实时仿真器。例如Bach等人在九十年代中期开发了一套著名的”走鹃”ABS实时仿真系统，，它的整车模型有14个自由度，能够对车辆在三个方向上的运动进行全面的描述。当然，虽然这套系统主要在微机上完成，它仍然使用了一些附加的微处理器和外部电路板。韩国的Suh.M.W等人也主要依靠危机实现了ABS的HIL仿真，它的整车模型为9自由度，没有考虑车身的侧倾和俯仰。

一般来说，ABS的HIL仿真系统主要由硬件部分、软件部分和输入输出部分组成。硬件部分由传统的制动系统、液力控制单元、电子控制单元、制动器、信号处理系统和轮速仿真器组成，当然硬件部分还包括用于计算各仿真模型的微处理器或DSP电路板，也包括用户界面。软件部分由整车动力学模型、制动系统模型、轮胎模型和各种路面形式、制动力增长形式、方向盘转角输入模型和驾驶员控制模型等组成。硬件和软件部分间的数据交换系统可置于I/O部分中。如果带有驾驶员控制模型，则此模型变为一个闭环模型，反之则是开环模型。