汽車底盤集成制動力控制系統(tǒng)研究與開發(fā).pdf

1、隨著社會的進步和工業(yè)技術的發(fā)展，人們對汽車提出了愈來愈嚴格的要求，環(huán)境保護、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。電子裝置在汽車上的應用，使汽車的各項使用性能可以突破傳統(tǒng)機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)動力學特性為主要途徑，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力為控制手段，優(yōu)化著車輛的加速、制動及操縱性能，以保證車輛的行駛穩(wěn)定性和安

2、全性。本文以ABS、ASR和ESP等制動力控制裝置為主要研究目標，設計相應的控制邏輯，并依據(jù)電控裝置的集成化和模塊化思想，構建車輛底盤集成制動力控制系統(tǒng)。在查閱大量國內(nèi)外有關文獻的基礎上，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，歸納了汽車電子控制產(chǎn)品的發(fā)展趨勢，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)動力學模型的建立是整個研究工作的基礎。為滿足底盤集成制動力控制系

3、統(tǒng)研究的需要，本文建立了比較完整的車輛系統(tǒng)動力學模型，包括整車的縱向、橫向動力模型，液壓制動系統(tǒng)模型、輪胎模型和駕駛員模型等部分。為了便于進行數(shù)字仿真，本文建立相應的圖形化車輛系統(tǒng)動力學仿真模型。通過仿真結果的比較，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控制邏輯的設計是本文主要研究解決的內(nèi)容。在介紹其基本原理的基礎上，本文分析了各控制系統(tǒng)經(jīng)典控制邏輯的優(yōu)缺點。為了發(fā)揮優(yōu)點而克服其

4、缺點，本文采用新的思路，設計了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，本文設計了集成控制邏輯，即按一定的規(guī)則對其輸出的PWM控制信號進行邏輯運算，形成最后的控制指令。穩(wěn)定性是控制邏輯設計所必須解決的問題，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高速開關電磁閥的響應特

5、性作了分析。大量的仿真試驗表明，本文所建立的控制系統(tǒng)邏輯算法正確，非常好地實現(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目標環(huán)境為工具，建立了汽車底盤集成制動力控制器的硬件在環(huán)仿真開發(fā)平臺，定義了相關的硬件系統(tǒng)及其信號連接，并對開發(fā)平臺的實時仿真性能進行了分析。底盤集成制動力控制系統(tǒng)ECU設計是本文的最終目的。首先，本文以MOTOROLA微控制器MC9S12DP2

6、56B為CPU進行了相關的外圍電路設計，并制作了印刷電路板，根據(jù)控制器的輸入/輸出信號定義了相應的硬件接口引腳腳。然后，使用單片機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)仿真設計平臺，并運行控制程序和車輛系統(tǒng)動力學實時仿真模型，對各控制功能進行了仿真研究，結果表明，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)驗的基礎上利用模糊數(shù)學的基本原理建立起來的一種智能控制方法，因為其魯棒性和對非