汽車輪胎摩擦力估計的FPGA實現(xiàn)方法研究.pdf

1、近幾年,由汽車所引起的安全問題已經(jīng)越來越受到人們的重視,各種各樣的車輛安全系統(tǒng)也應運而生,但是,所有安全控制系統(tǒng)幾乎都遇到同樣的問題,那就是如何獲得車輛狀態(tài)相關信息以及車輛行駛過程中的輪胎摩擦力,由于這些信息不能通過車載傳感器直接測量獲取,因此需要通過特定的算法對其進行估計。但是,目前所有的輪胎摩擦力估計算法都具有較高的算法復雜度,利用MCU( micro controller unit,單片機)或DSP(Digital Signal

2、Processing)芯片處理時,處理時間較長,不利于將其運用于實時系統(tǒng)中。為了縮短算法運行時間,可以考慮利用FPGA的并行執(zhí)行特點,本文主要研究基于FPGA(Field Programmable Gate Array)實現(xiàn)摩擦力估計算法的兩種典型方法。
　　在本文第二章中,進行輪胎摩擦力估計算法的相關研究。首先,分析了車輛動力學模型,在指定的坐標系下,運用動力學基本原理,分別建立Dugoff模型和車輛模型,然后,在Dugoff模

3、型下構(gòu)建滑模觀測器,實現(xiàn)對縱向摩擦力的估計,并在車輛模型下設計相應的非線性觀測器以達到估計車輛狀態(tài)的目的。在第四節(jié)中,為了便于在FPGA硬件平臺下進行實現(xiàn),將摩擦力估計算法離散化,并對算法進行了詳細的并行度分析。最后,在veDYNA仿真環(huán)境下進行仿真,選取了三組具有典型代表的工況,驗證經(jīng)過離散后的摩擦力估計算法的精度及有效性。
　　目前,主要有兩種基于FPGA實現(xiàn)摩擦力估計算法的方法:硬件描述語言、SOPC(System-on-a

4、-Programmable-Chip)。為了研究兩種典型方法各自的優(yōu)缺點,在本文的第三章和第四章中,分別用這兩種方法實現(xiàn)了摩擦力估計算法。
　　第三章研究輪胎摩擦力估計算法的verilog實現(xiàn)方法。基于第二章的并行性分析結(jié)果,在第二節(jié)中利用自頂向下的方法對估計算法進行了總體設計,將算法中重復調(diào)用的基本功能模塊提取出來,并在ModelSim軟件中對其一一進行Verilog的實現(xiàn)和功能驗證。
　　功能的程序。
　　為了更好