汽車底盤集成制動(dòng)力控制系統(tǒng)研究與開發(fā).pdf

1、隨著社會(huì)的進(jìn)步和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)汽車提出了愈來愈嚴(yán)格的要求，環(huán)境保護(hù)、節(jié)約能源、安全性、舒適性和智能性成為了汽車工業(yè)所追求的目標(biāo)。電子裝置在汽車上的應(yīng)用，使汽車的各項(xiàng)使用性能可以突破傳統(tǒng)機(jī)械裝置的限制而趨近到最佳狀態(tài)。汽車底盤電子控制裝置，以改善車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性為主要途徑，極大地提高了汽車的使用性能。汽車底盤電子控制裝置中有一類控制器以車輛制動(dòng)力為控制手段，優(yōu)化著車輛的加速、制動(dòng)及操縱性能，以保證車輛的行駛穩(wěn)定性和安

2、全性。本文以ABS、ASR和ESP等制動(dòng)力控制裝置為主要研究目標(biāo)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制邏輯，并依據(jù)電控裝置的集成化和模塊化思想，構(gòu)建車輛底盤集成制動(dòng)力控制系統(tǒng)。在查閱大量國內(nèi)外有關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，本文綜述了已經(jīng)開發(fā)出來的汽車底盤各控制系統(tǒng)的原理與特點(diǎn)，歸納了汽車電子控制產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)，并介紹汽車電子控制裝置的開發(fā)方法。最后提出了本文的主要研究思路和研究內(nèi)容。車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的建立是整個(gè)研究工作的基礎(chǔ)。為滿足底盤集成制動(dòng)力控制系

3、統(tǒng)研究的需要，本文建立了比較完整的車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，包括整車的縱向、橫向動(dòng)力模型，液壓制動(dòng)系統(tǒng)模型、輪胎模型和駕駛員模型等部分。為了便于進(jìn)行數(shù)字仿真，本文建立相應(yīng)的圖形化車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真模型。通過仿真結(jié)果的比較，表明所建立的模型具有一定的精度，可以滿足本文研究工作的需要。ABS、ASR和ESP控制邏輯的設(shè)計(jì)是本文主要研究解決的內(nèi)容。在介紹其基本原理的基礎(chǔ)上，本文分析了各控制系統(tǒng)經(jīng)典控制邏輯的優(yōu)缺點(diǎn)。為了發(fā)揮優(yōu)點(diǎn)而克服其

4、缺點(diǎn)，本文采用新的思路，設(shè)計(jì)了ABS和ASR的邏輯門限狀態(tài)控制算法和簡化的ESP控制算法。然后，根據(jù)集成化模塊化理論，為了使三大控制功能協(xié)調(diào)工作，本文設(shè)計(jì)了集成控制邏輯，即按一定的規(guī)則對(duì)其輸出的PWM控制信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，形成最后的控制指令。穩(wěn)定性是控制邏輯設(shè)計(jì)所必須解決的問題，本文使用相空間軌跡和龐加萊映射證明了ABS邏輯門限狀態(tài)控制算法的穩(wěn)定性。為了找到合適的PWM波形的占空比，本文還利用有限元法對(duì)高速開關(guān)電磁閥的響應(yīng)特

5、性作了分析。大量的仿真試驗(yàn)表明，本文所建立的控制系統(tǒng)邏輯算法正確，非常好地實(shí)現(xiàn)了所規(guī)劃的控制功能。硬件在環(huán)仿真越來越多地被汽車電子產(chǎn)品開發(fā)者所采用。本文以SIMULINK/xPC目標(biāo)環(huán)境為工具，建立了汽車底盤集成制動(dòng)力控制器的硬件在環(huán)仿真開發(fā)平臺(tái)，定義了相關(guān)的硬件系統(tǒng)及其信號(hào)連接，并對(duì)開發(fā)平臺(tái)的實(shí)時(shí)仿真性能進(jìn)行了分析。底盤集成制動(dòng)力控制系統(tǒng)ECU設(shè)計(jì)是本文的最終目的。首先，本文以MOTOROLA微控制器MC9S12DP2

6、56B為CPU進(jìn)行了相關(guān)的外圍電路設(shè)計(jì)，并制作了印刷電路板，根據(jù)控制器的輸入/輸出信號(hào)定義了相應(yīng)的硬件接口引腳腳。然后，使用單片機(jī)C語言，編制了完整的控制程序。通過把ECU嵌入到硬件在環(huán)仿真設(shè)計(jì)平臺(tái)，并運(yùn)行控制程序和車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)實(shí)時(shí)仿真模型，對(duì)各控制功能進(jìn)行了仿真研究，結(jié)果表明，所開發(fā)的ECU工作可靠，性能穩(wěn)定，效果理想。模糊控制是在模仿專家經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上利用模糊數(shù)學(xué)的基本原理建立起來的一種智能控制方法，因?yàn)槠漪敯粜院蛯?duì)非