防抱死制動(dòng)系統(tǒng)輪速信號(hào)采集處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、<p>　　本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）</p><p>　　題 目 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)輪速信號(hào)采集處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　系 別 機(jī)電工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 </p><p>　　學(xué)生姓名

2、 </p><p>　　學(xué) 號(hào) 年級(jí) </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　二O一五年十二月十七日</p><p><b>　　目錄</b>&

3、lt;/p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第一章緒論1</b></p><p>　　1.1防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)1</p><p>　　1.2課題研究的內(nèi)容2</p>&l

4、t;p>　　第二章防抱死制動(dòng)系統(tǒng)輪速信號(hào)采集處理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)4</p><p>　　2.1制動(dòng)防抱死系統(tǒng)的基本組成5</p><p>　　2.1.1防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的組成7</p><p>　　2.1.1.1控制器9</p><p>　　2.1.1.2轉(zhuǎn)速傳感器10</p><p>　　2.1.1.3制動(dòng)

5、壓力調(diào)節(jié)器10</p><p>　　2.1.2防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的工作原理12</p><p>　　2.2防抱死控制動(dòng)系統(tǒng)的控制方式12</p><p>　　2.2.1雙參數(shù)控制13</p><p>　　2.2.2單參數(shù)控制13</p><p>　　2.3制動(dòng)系統(tǒng)系統(tǒng)圖的確定13</p><

6、;p>　　2.4防抱死系統(tǒng)的制動(dòng)過(guò)程14</p><p>　　2.4.1建壓過(guò)程14</p><p>　　2.4.2保壓過(guò)程14</p><p>　　2.4.3減壓過(guò)程14</p><p>　　2.4.4增壓過(guò)程14</p><p>　　第三章ABS輪速信號(hào)采集處理系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)15</p>

7、;<p>　　3.1電子控制單元的組成16</p><p>　　3.2電源電路17</p><p>　　3.3看門狗電路17</p><p>　　3.4車輪制動(dòng)器的選擇18</p><p>　　第四章ABS輪速信號(hào)采集處理系統(tǒng)的算法實(shí)現(xiàn)20</p><p>　　第五章ABS輪速信號(hào)采集處理系統(tǒng)的

8、硬件設(shè)計(jì)21</p><p>　　4.1轉(zhuǎn)速信號(hào)處理軟件設(shè)計(jì)22</p><p>　　4.2轉(zhuǎn)速信號(hào)中斷處理流程圖的確定23</p><p>　　4.3各通道處理程序流程的確定24</p><p>　　第六章ABS輪速信號(hào)采集處理系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)25</p><p><b>　　結(jié)論26</b

9、></p><p><b>　　致謝27</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)28</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文介紹了防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展及分類，解釋了系統(tǒng)基本組成與其工作原理，擬設(shè)計(jì)了汽車輪速信號(hào)采集處理系統(tǒng)的

10、硬件和軟件，提出了一種ABS輪速采集的算法，并對(duì)該算法的實(shí)時(shí)性進(jìn)行了分析；通過(guò)仿真試驗(yàn)，證明了硬件設(shè)計(jì)和軟件算法的正確性以及系統(tǒng)的穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性，通過(guò)本次的關(guān)于防抱死制動(dòng)系統(tǒng)輪速信號(hào)采集處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，希望能對(duì)以后的關(guān)于汽車輪速信號(hào)采集處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)起到一定的參考作用和價(jià)值。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：防抱死制動(dòng)系統(tǒng)；基本組成；ABS；參考；</p><p><b>　　ab

11、sraote</b></p><p>　　Pneumatic manipulator is a automated devices that can mimic the human hand and arm movements to do something，aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control too

12、ls. It can replace ABS the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine buil

13、ding, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors.This article is mainly of t</p><p>　　Key word: pneumatic manipulator；cylinder；ABS；freedom</p><p><b>　　第一章 緒論</b&

14、gt;</p><p>　　汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)控制的核心部分是電子控制單元(ECU),ECU通過(guò)采集4個(gè)車輪速度信號(hào)計(jì)算得到4個(gè)輪速,在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步計(jì)算車輪的加減速度,估算汽車車身速度,從而得到滑移率,進(jìn)行路面識(shí)別等。把這些信號(hào)加以分析后,ECU對(duì)壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出控制指令,從而實(shí)現(xiàn)其對(duì)制動(dòng)壓力的調(diào)節(jié)。因此,準(zhǔn)確的車輪速信號(hào)的取得是ABS實(shí)現(xiàn)有效控制的前提和關(guān)鍵。本文設(shè)計(jì)了輪速采集的軟硬件提出的輪速算法

15、無(wú)論在低速時(shí)測(cè)量還是高速時(shí)測(cè)量,都有比較好的測(cè)量精度和實(shí)時(shí)性?；贛CS-96微處理器開(kāi)發(fā)的嵌入式防抱死制動(dòng)系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性好、可靠性高等特點(diǎn),能在很大程度上提高控制器的可靠性和車輛的制動(dòng)性能。</p><p>　　1.1防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)</p><p>　　ABS 裝置最早應(yīng)用在飛機(jī)和火車上，而在汽車上的應(yīng)用比較晚。鐵路機(jī)車在 制動(dòng)時(shí)如果制動(dòng)強(qiáng)度過(guò)大，車輪就會(huì)很容易抱死在平滑

16、的軌道上滑行。由于車輪 和軌道的摩擦，就會(huì)在車輪外圓上磨出一些小平面，小平面產(chǎn)生后，車輪就不能 平穩(wěn)地行駛，產(chǎn)生噪聲和掙動(dòng)。1908 年英國(guó)工程師 J. E. Francis 提出了“鐵路 車輛車輪抱死滑動(dòng)控制器”理論，但卻無(wú)法將它實(shí)用化。接下來(lái)的 30 年中，包括 Karl Wessel 的“剎車力控制器”、Werner Mhl 的“液壓剎車安全裝置”與 Richard Trappe 的“車輪抱死防止器”等嘗試都宣告失敗。在 1941

17、 年出版的《汽車科技手 冊(cè)》中寫到：“到現(xiàn)在為止，任何通過(guò)機(jī)械裝置防止車輪抱死危險(xiǎn)的嘗試皆尚未 成功，當(dāng)這項(xiàng)裝置成功的那一天，即是交通安全史上的一個(gè)重要里程碑”，可惜該書(shū)的作者恐怕沒(méi)想到這一天竟還要再等 30 年之久。首先該裝置需要一套系統(tǒng)實(shí) 時(shí)監(jiān)測(cè)輪胎速度變化量并立即通過(guò)液壓系統(tǒng)調(diào)整剎車壓力大小，在那個(gè)沒(méi)有集成 電路與計(jì)算機(jī)的年代，沒(méi)有任何機(jī)械裝置能夠達(dá)成如此敏捷的反應(yīng)！等到 ABS 系 統(tǒng)的誕生露出一線曙光時(shí)，已經(jīng)是半導(dǎo)體技術(shù)有了初

18、</p><p>　　防滑控制系統(tǒng)防滑控制系統(tǒng) ASR (Acceleration Slip Regulation)或稱 為牽引力控制系統(tǒng) TCS(Traction Control System)是驅(qū)動(dòng)時(shí)防止車輪打滑，使車 輪獲得最大限度的驅(qū)動(dòng)力，并具有行駛穩(wěn)定性，減少輪胎磨損和發(fā)動(dòng)機(jī)的功耗， 增加有效的驅(qū)動(dòng)牽引力。防滑控制系統(tǒng)包括兩部分:制動(dòng)防滑與發(fā)動(dòng)機(jī)牽引力控 制。制動(dòng)部分是當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪 (后輪)在低附著系數(shù)路面

19、工作時(shí)，由于驅(qū)動(dòng)力過(guò)大，則產(chǎn)生打滑，當(dāng)ASR制動(dòng)部分工作時(shí)，通過(guò)傳感器將非驅(qū)動(dòng)輪及驅(qū)動(dòng)輪的輪速信號(hào) 采集到控制器中， 控制器根據(jù)輪速信號(hào)計(jì)算出驅(qū)動(dòng)車輪滑移率及車輪減、加速度，當(dāng)滑移率或減、加速度超過(guò)某一設(shè)定閥值時(shí)，則控制器打開(kāi)開(kāi)關(guān)閥，氣壓由儲(chǔ)氣 筒直接進(jìn)入 制動(dòng)氣室進(jìn)行制動(dòng)，由于三通單向閥的作用氣壓只能進(jìn)入打滑驅(qū)動(dòng)輪 的制動(dòng)氣 室，在低附著系數(shù)路面上制動(dòng)時(shí)，輪速對(duì)壓力十分敏感，壓力稍稍過(guò)大， 車輪就會(huì)抱死。為此利用 ABS 電磁閥對(duì)制動(dòng)

20、壓力進(jìn)行精細(xì)的調(diào)節(jié)，即用小步長(zhǎng)增 壓或減壓，以達(dá)到最佳的車輪滑移的效果 既可以得到最大驅(qū)動(dòng)力，也可保持行駛 的穩(wěn)定性。 </p><p>　　1.2課題研究的內(nèi)容</p><p>　　本次設(shè)計(jì)主要針對(duì)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)輪速信號(hào)采集處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從防抱死制動(dòng)系統(tǒng)輪速信號(hào)采集處理系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)出發(fā)，然后具體細(xì)化出它的硬件方面的設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)算法的設(shè)計(jì)和軟件方面的設(shè)計(jì)，其主要包括以下幾個(gè)方面：<

21、;/p><p>　　1、對(duì)ABS輪速信號(hào)采集處理系統(tǒng)硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)</p><p>　　2、ABS輪速信號(hào)采集處理系統(tǒng)算法實(shí)現(xiàn)</p><p>　　3、對(duì)ABS輪速信號(hào)采集處理系統(tǒng)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)</p><p><b>　　4、進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)</b></p><p>　　第二章防抱死制動(dòng)系統(tǒng)輪速信號(hào)采集處理

22、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1制動(dòng)防抱死系統(tǒng)的基本組成</p><p>　　2.1.1防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的組成</p><p>　　2.1.1.1控制器</p><p>　　通常，ABS是在普通制動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加裝車輪速度傳感器、ABS電控單元、制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置及制動(dòng)控制電路等組成的，如下圖。制動(dòng)過(guò)程中，ABS電控單元(ECU)3不斷地

23、從傳感器1和5獲取車輪速度信號(hào)，并加以處理，分析是否有車輪即將抱死拖滑。</p><p>　　如果沒(méi)有車輪即將抱死拖滑，制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置2不參與工作，制動(dòng)主缸7和各制動(dòng)輪缸9相通，制動(dòng)輪缸中的壓力繼續(xù)增大，此即ABS制動(dòng)過(guò)程中的增壓狀態(tài)。</p><p>　　如果電控單元判斷出某個(gè)車輪(假設(shè)為左前輪)即將抱死拖滑，它即向制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置發(fā)出命令，關(guān)閉制動(dòng)主缸與左前制動(dòng)輪缸的通道，使左前制動(dòng)

24、輪缸的壓力不再增大，此即ABS制動(dòng)過(guò)程中的保壓狀態(tài)。</p><p>　　若電控單元判斷出左前輪仍趨于抱死拖滑狀態(tài)，它即向制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置發(fā)出命令，打開(kāi)左前制動(dòng)輪缸與儲(chǔ)液室或儲(chǔ)能器(圖中未畫出)的通道，使左前制動(dòng)輪缸中的油壓降低，此即ABS制動(dòng)過(guò)程中的減壓狀態(tài)。</p><p>　　ABS系統(tǒng)的組成圖如下圖1所示：</p><p><b>　　圖1<

25、/b></p><p>　　2.1.1.2轉(zhuǎn)速傳感器 轉(zhuǎn)速傳感器的作用檢測(cè)車速，給ECU提供車速信號(hào)，用于滑移率控制方式。在汽車制動(dòng)時(shí)，獲得汽車減速度信號(hào)。其工作原理為:感應(yīng)輪子上面固定的一個(gè)點(diǎn)的速度然后反饋給中控系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算從而得出輪子的當(dāng)前轉(zhuǎn)速也就是車速了。</p><p>　　因?yàn)槠囋诟吒街禂?shù)路面上制動(dòng)時(shí)，汽車減速度大,在低附著系數(shù)路面上制動(dòng)時(shí)，汽車減速度小，因而該

26、信號(hào)送入ECU后，可以對(duì)路面進(jìn)行區(qū)別，判斷路面附著系數(shù)高低情況。當(dāng)判定汽車行駛在雪地、結(jié)冰路等易打滑的路面上時(shí)，采取相應(yīng)控制措施，以提高制動(dòng)性能。多用于四輪驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng),電子控制單元（ECU） 接收輪速、車速信號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)、制動(dòng)信號(hào)、液位等信號(hào)，分析 判定車輪制動(dòng)狀態(tài)，需要時(shí)發(fā)出調(diào)節(jié)指令，并具有報(bào)警、記憶、存儲(chǔ)、自診斷和保護(hù)功能。轉(zhuǎn)速傳感器的產(chǎn)品圖和安裝示意圖如下圖2、3所示：</p><p><b&

27、gt;　　圖2</b></p><p><b>　　圖3</b></p><p>　　2.1.1.3制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器</p><p>　　制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器是 ABS 系統(tǒng)中最主要的執(zhí)行器， 一般都設(shè)在制動(dòng)總泵(主 缸)與車輪制動(dòng)分泵(輪缸)之間。 </p><p>　　作用： 根據(jù) ECU 的控制指令， 自動(dòng)調(diào)節(jié)

28、制動(dòng)分泵(輪缸)的制動(dòng)壓力。 </p><p><b>　?。?）分類 </b></p><p>　?、?根據(jù)動(dòng)力來(lái)源分可以分為：氣壓式與液壓式。 氣壓式：主要用在大型客車和載重汽車上。 液壓式：主要用在小轎車和一些輕型載重汽車上。</p><p>　?、?根據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系分可以分為：分離式與整體式。 分離式：制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器自成一體，通過(guò)制動(dòng)管路與

29、制動(dòng)總泵相連。具體的制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器產(chǎn)品圖片如下圖4所示：</p><p><b>　　圖4</b></p><p>　　2.1.2防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的工作原理</p><p>　　汽車防抱死制動(dòng)系-統(tǒng)的工作原理就是在汽車制動(dòng)過(guò)程中不斷檢測(cè)車輪速度的變化，按 一定的控制方法， 通過(guò)電磁閥調(diào)節(jié)輪缸制動(dòng)壓力， 以獲得最高的縱向附著系數(shù)和較高的側(cè)向 附著系

30、數(shù)，使車輪始終處于較好的制動(dòng)狀態(tài)，由此可知，車輪速度的正確檢測(cè)是防抱死制動(dòng) 系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)之一。發(fā)達(dá)國(guó)家已普遍使用ABS系統(tǒng)，對(duì)輪速信號(hào)處理的方法以硬件和軟件 的形式作為ABS系統(tǒng)的電子控制器的一部分而制成專用電路和芯片加以保護(hù)，國(guó)內(nèi)對(duì)輪速信 號(hào)的處理大多存在可靠性差、輪速識(shí)別的門檻值過(guò)高的問(wèn)題。</p><p>　　2.2防抱死控制動(dòng)系統(tǒng)的控制方式</p><p>　　2.2.1雙參數(shù)控

31、制</p><p>　　雙參數(shù)控制的ABS，由車速傳感器(測(cè)速雷達(dá))、輪速傳感器、控制裝置(電腦)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。其工作原理是車速傳感器和輪速傳感器，分別將車速和輪速信號(hào)輸入電腦，由電腦計(jì)算出實(shí)際滑移率，并與理想滑移率15%一20%作比較，再通過(guò)電磁閥增減制動(dòng)器的制動(dòng)力。這種曳速傳感器常用多普勒測(cè)速雷達(dá)。當(dāng)汽車行駛時(shí)，多普勒雷達(dá)天線以一定頻率不斷向地面發(fā)射電磁波，同時(shí)又接收反射回來(lái)的電磁波，測(cè)量汽車?yán)走_(dá)發(fā)射與接收

32、的差值，便可以準(zhǔn)確計(jì)算出汽車車速。而輪速傳感器裝在變速器外殼，由變速器輸出軸驅(qū)動(dòng)，它是一個(gè)脈沖電機(jī)，所產(chǎn)生的頻率與輪速成正比。執(zhí)行機(jī)構(gòu)由電磁閥及繼電器等組成。電磁閥調(diào)整制動(dòng)力，以便保持理想的滑移率。</p><p>　　這種ABS可保證滑移率的理想控制，防抱制動(dòng)性能好，但由于增加了一個(gè)測(cè)速雷達(dá)，因此結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本也較高。</p><p>　　2.2.2單參數(shù)控制</p>&

33、lt;p>　　它以控制車輪的角減速度為對(duì)象，控制車輪的制動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)防抱死制動(dòng)，其結(jié)構(gòu)主要由輪速傳感器、控制器(電腦)及電磁閥組成。為了準(zhǔn)確無(wú)誤地測(cè)量輪速，傳感頭與車輪齒圈間應(yīng)留有1mm間隙。為避免水、泥、灰塵對(duì)傳感器的影響，安裝前應(yīng)將傳感器加注黃油。電磁閥用于車輪制動(dòng)器的壓力調(diào)節(jié)。</p><p>　　對(duì)于四通道制動(dòng)系統(tǒng)，一個(gè)車輪圈有一個(gè)電磁閥;三通道制動(dòng)系統(tǒng)，每個(gè)前輪擁有一個(gè)，兩個(gè)后輪共用一個(gè)。電磁閥有三

34、個(gè)液壓孔，分別與制動(dòng)主缸與車輪制動(dòng)分缸相連，并能實(shí)現(xiàn)壓力升高、壓力保持、壓力降低的調(diào)壓功能。</p><p>　　2.3制動(dòng)系統(tǒng)系統(tǒng)圖的確定</p><p>　　制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置 （簡(jiǎn)稱液壓調(diào)節(jié)器）主要由8個(gè)2位2通調(diào)壓電磁閥、1個(gè)雙聯(lián)式電動(dòng)液壓柱塞泵、2個(gè)儲(chǔ)液室、2個(gè)低壓儲(chǔ)能室、1個(gè)電動(dòng)液壓泵和幾個(gè)單向閥等組成。電動(dòng)液壓泵轉(zhuǎn)速傳感器產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入ECU，供ECU動(dòng)液壓泵的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。

35、液壓調(diào)節(jié)閥通過(guò)管路與制動(dòng)主缸和各制動(dòng)輪缸相連。液壓調(diào)節(jié)器工作原理如圖5示。 </p><p><b>　　c </b></p><p>　　圖5 液壓調(diào)節(jié)器工作原理圖</p><p>　　1一低壓儲(chǔ)能器： 2－液壓柱塞泵； 3一電動(dòng)機(jī)： 4－嘴業(yè)動(dòng)土缸儲(chǔ)液室；5－制動(dòng)主缸： 6一儲(chǔ)液室； 7一進(jìn)液電磁閥 （常開(kāi)）； 8一出液電磁閥 （常閉）

36、 </p><p>　　防抱死制動(dòng)系統(tǒng)一般由車輪轉(zhuǎn)速傳感器、ECU電子控制器、壓力調(diào)節(jié)器、ABS警告燈和一些繼電器等組成。車輪轉(zhuǎn)速傳感器一般安裝在被控車輪上面，壓力調(diào)節(jié)裝置對(duì)制動(dòng)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)可以采用流通方式或變?nèi)莘绞剑浑娮涌刂破髦饕邮苘囕嗈D(zhuǎn)速傳感器和制動(dòng)燈開(kāi)關(guān)燈輸入的信號(hào)，對(duì)制動(dòng)過(guò)程中被控車輪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)需要對(duì)壓力調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行，使壓力調(diào)節(jié)裝置對(duì)被控車輪的制動(dòng)壓力進(jìn)行保持、減少、和增大調(diào)節(jié)，并根據(jù)反

37、饋信號(hào)修正控制指令，另外它還具有對(duì)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)的功能，ABS警告燈在防抱死系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)點(diǎn)亮，向駕駛員發(fā)出警告信號(hào)。具體的系統(tǒng)圖如下圖6所示：</p><p><b>　　圖6</b></p><p>　　2.4防抱死系統(tǒng)的制動(dòng)過(guò)程</p><p><b>　　2.4.1建壓過(guò)程</b></p&g

38、t;<p>　　通過(guò)真空助力器與制動(dòng)主缸建立制動(dòng)壓力。所有電磁閥均不通電制動(dòng)壓力進(jìn)入各車輪制動(dòng)器，車輪轉(zhuǎn)速迅速降低 （此時(shí)同常規(guī)制動(dòng)）， 直到電子控制單元(ECU)通過(guò)計(jì)算得知車輪有抱死傾向?yàn)橹埂?lt;/p><p><b>　　2.4.2保壓過(guò)程</b></p><p>　　當(dāng)ECU通過(guò)轉(zhuǎn)速傳感器得到信號(hào)識(shí)別出車輪有抱死傾向時(shí)，ECU發(fā)出控制信號(hào)關(guān)閉相應(yīng)車

39、輪的進(jìn)液電磁閥，并讓出液電磁閥繼續(xù)保持關(guān)閉狀態(tài)，該制動(dòng)輪缸中的制動(dòng)液壓被封閉而使制動(dòng)壓力保持一定。 </p><p><b>　　2.4.3減壓過(guò)程</b></p><p>　　如果在保壓階段車輪仍有抱死傾向，則 ABS系統(tǒng)進(jìn)入降壓階段。 此時(shí)ECU發(fā)出控制指令使該制動(dòng)輪缸相應(yīng)的進(jìn)液電磁閥和出液電磁閥都通電換位 （進(jìn)液電磁閥處于斷流，出液電磁閥處于導(dǎo)通），該制動(dòng)輪缸中

40、的部分制動(dòng)液就會(huì)通過(guò)出液電磁閥流入低壓儲(chǔ)能室，使制動(dòng)輪缸的制動(dòng)壓力隨之減小。 與此同時(shí)液壓泵也開(kāi)始工作，把低壓儲(chǔ)能室的制動(dòng)液重新泵回制動(dòng)主缸以補(bǔ)償制動(dòng)踏板行程損失，此時(shí)制動(dòng)踏板出現(xiàn)抖動(dòng) （有抬升或反彈感），車輪抱死程度降低，輪速上升。 此過(guò)程結(jié)束液壓泵隨之掉電停止運(yùn)行。 </p><p><b>　　2.4.4增壓過(guò)程</b></p><p>　　為了達(dá)到最佳制動(dòng)效果

41、，當(dāng)車輪轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值后（與設(shè)定的門限值比較）ECU再次發(fā)出控制指令使該制動(dòng)輪缸相應(yīng)的進(jìn)液電磁閥和出液電磁閥都斷電，使進(jìn)液電磁閥處于通流狀態(tài)，出液電磁閥處于斷流狀態(tài)，制動(dòng)主缸輸出的制動(dòng)液就會(huì)通過(guò)進(jìn)液電磁閥進(jìn)入制動(dòng)輪缸，該制動(dòng)輪缸的制動(dòng)壓力隨之增大，輪速再次被制動(dòng)而下降。 通過(guò)保壓、降壓、增壓為一個(gè)循環(huán)，通常 ABS系統(tǒng)的壓力調(diào)節(jié)頻率為2-4個(gè)/秒循環(huán)。</p><p>　　ABS輪速信號(hào)采集處理系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)&l

42、t;/p><p>　　3.1電子控制單元的組成</p><p>　　目前常見(jiàn)的是由微控制器為CPU+程序軟件組成的系統(tǒng)，主要是將獲得的數(shù)字信息計(jì)算分析判斷，并發(fā)出指令使伺服電磁閥相應(yīng)動(dòng)作。</p><p><b>　　3.2電源電路</b></p><p>　　電子控制單元的核心是單片機(jī)，其對(duì)供電電源的要求很高。而蓄電池的電

43、壓 是不穩(wěn)定的，大電感用電器在斷開(kāi)時(shí)會(huì)在電路中產(chǎn)生高頻振蕩電磁波，峰值可達(dá) 到 280V，同時(shí)點(diǎn)火電路造成的負(fù)脈沖電壓峰值可達(dá) 50～100V，并在電氣系統(tǒng)中以 一定頻率出現(xiàn)。因此，設(shè)計(jì)電源時(shí)必須考慮這些問(wèn)題。系統(tǒng)穩(wěn)壓電源如圖 3-9.它 能把蓄電池提供的不穩(wěn)定的 24V 電壓變?yōu)榭晒﹩纹瑱C(jī) 80C196KC 使用的高穩(wěn)定電壓 4.5~~5.5V。此電壓變換電路采用 78XX 系列集成三端穩(wěn)壓器。三端穩(wěn)壓電源輸出 電流為 100mA～3

44、A,穩(wěn)壓系數(shù)為 0.005%～0.02%， 紋波抑制比為 56～68dB,能夠較好 的滿足單片機(jī)對(duì)電壓的需求。圖7中，C1 可以防止由于輸入引線較長(zhǎng)帶來(lái)的電 感效應(yīng)而產(chǎn)生的自激。C2 用來(lái)減小由于負(fù)載電流瞬時(shí)變化而引起的高頻干擾。</p><p><b>　　圖7</b></p><p><b>　　3.3看門狗電路</b></p>

45、<p>　　設(shè)置看門狗電路是為了防止程序運(yùn)行中進(jìn)入死循環(huán)，它隨時(shí)檢測(cè)中央處理器是否正常工作。當(dāng)需要中央處理器工作時(shí)，任何一個(gè)模塊都可以通過(guò)中斷將其喚醒，從而使系統(tǒng)以最低功耗進(jìn)行運(yùn)行。若看門狗電路輸入在1.6秒內(nèi)未被觸發(fā)時(shí)，計(jì)數(shù)器將保持清零，并不級(jí)數(shù)，一單觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生，計(jì)數(shù)器將又開(kāi)始計(jì)數(shù)，50納秒脈沖信號(hào)即可被檢測(cè)到。圖8即為本次設(shè)計(jì)的看門狗電路。</p><p><b>　　圖8</b

46、></p><p>　　3.4車輪制動(dòng)器的選擇</p><p>　　汽車用車輪制動(dòng)器分為鼓式和盤式兩種。它們的區(qū)別在于前者的摩擦副中的 旋轉(zhuǎn)元件為制動(dòng)鼓，其圓柱面為工作面；后者的摩擦副中的旋轉(zhuǎn)元件為圓盤狀制 動(dòng)盤，其端面為工作表面。本系統(tǒng)選擇盤式制動(dòng)器，所以僅對(duì)盤式進(jìn)行纖細(xì)介紹。 鉗盤式車輪制動(dòng)器 鉗盤式車輪制動(dòng)器廣泛地應(yīng)用在轎車和輕型貨車上。它 的優(yōu)點(diǎn)是散熱良好，熱衰退小，熱穩(wěn)定性

47、好，最適于對(duì)制動(dòng)性能要求高的轎車前 輪制動(dòng)器。本系統(tǒng)前后輪均采用鉗盤式制動(dòng)器。 鉗盤式車輪制動(dòng)器分固定式制動(dòng)鉗制動(dòng)器與浮動(dòng)式制動(dòng)鉗制動(dòng)器，本 系統(tǒng)選用浮動(dòng)式制動(dòng)鉗制動(dòng)器，圖 3-21 為浮動(dòng)式制動(dòng)器的示意圖。它的特點(diǎn)是制 動(dòng)鉗體在軸向處于浮動(dòng)狀態(tài)，輪缸布置在制動(dòng)鉗的內(nèi)側(cè)，且數(shù)目只有固定式的一 半，為單向輪缸。制動(dòng)時(shí)利用內(nèi)摩擦片的反作用力推動(dòng)制動(dòng)鉗體移動(dòng)，使外側(cè)的 摩擦片也繼而壓緊制動(dòng)盤，以產(chǎn)生制動(dòng)力。它的外側(cè)無(wú)液壓件，不會(huì)產(chǎn)生氣阻， 且

48、占據(jù)的空間也小，還可以利用內(nèi)側(cè)活塞附裝駐車制動(dòng)機(jī)構(gòu)。但是，其內(nèi)外摩擦 片的磨損速度不一致，內(nèi)片磨損快于外片。 根據(jù)浮動(dòng)式制動(dòng)鉗在其支架上滑動(dòng)支乘面的形式，又可分為滑銷式和滑面式 兩種。因滑銷式制動(dòng)鉗易實(shí)現(xiàn)密封潤(rùn)滑，蹄盤間隙的回位能力穩(wěn)定，故本</p><p><b>　　圖9</b></p><p><b>　　圖10</b></p>

49、<p>　　第四章ABS輪速信號(hào)采集處理系統(tǒng)的算法實(shí)現(xiàn)</p><p>　　常用的輪速計(jì)算方法有三種：M法、T法、法。測(cè)速法是在稍大于規(guī)定時(shí)間的某一時(shí)間內(nèi)，分別對(duì)光電碼盤輸出的脈沖個(gè)數(shù)和高頻時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。如圖3所示。于是可求出轉(zhuǎn)速</p><p><b>　　(a) 光電管輸出</b></p><p>　　(b) 放大電路

50、輸出</p><p>　　(c) 整形電路輸出</p><p>　　其中，為光電碼盤轉(zhuǎn)一周輸出的脈沖數(shù)，為高頻時(shí)鐘脈沖的頻率。的開(kāi)始的結(jié)束都應(yīng)當(dāng)正好是光電碼盤脈沖的上跳沿，這樣就可保證檢測(cè)的精度。采用MCS-96單片機(jī)時(shí)，可如圖六所示，采用一個(gè)D觸發(fā)器作為接口。由HSO.0口產(chǎn)生一個(gè)寬度為的脈沖送至D觸發(fā)器的D端，CP端則接受光電碼盤的脈沖信號(hào)PLG。端輸出的脈沖，寬度為，其下降沿及上升沿

51、均和PLG脈沖的上升沿同步，保證在內(nèi)包含整數(shù)個(gè)PLG脈沖。高速輸入單元HSI.0采用中斷工作方式，應(yīng)用適當(dāng)?shù)闹袛喾?wù)程序，得出時(shí)間，PLG脈沖同時(shí)輸入HSI.1口，利用定時(shí)器2進(jìn)行計(jì)數(shù)，再通過(guò)適當(dāng)?shù)某绦蛲瓿?法測(cè)速的功能。</p><p>　　ABS輪速信號(hào)采集處理系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1轉(zhuǎn)速信號(hào)處理軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)

52、具有其自身的特點(diǎn)，除汽車本身環(huán)境差要求系統(tǒng)抗干擾 能力及可靠性高以外，一個(gè)重要的特點(diǎn)是控制過(guò)程要求快速，大部分系統(tǒng)的循環(huán) 都要求毫秒量級(jí)，這樣對(duì)控制算法有很大的限制，復(fù)雜的算法將無(wú)法實(shí)現(xiàn)?；?qū)?用系統(tǒng)的硬件成本太高，而太簡(jiǎn)單的算法不能滿足控制質(zhì)量要求。高性能的 ABS 必須確保汽車在各種路況下制動(dòng)時(shí)，均能使車輪獲得盡可能大的縱向制動(dòng)力和防 側(cè)滑力，同時(shí)使車輪的制動(dòng)力矩變化幅度盡可能小。 經(jīng)典控制理論主要以單輸入— 單輸出的線性系統(tǒng)作為研

53、究對(duì)象，以頻率法或 根軌跡法作為系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)方法。 控制系統(tǒng)中的被控制對(duì)象是汽車的制動(dòng) ABS 過(guò)程，它是一個(gè)非線性的多輸入、輸出系統(tǒng)，很難采用以經(jīng)典控制理論為基礎(chǔ)的 ABS 控制方法。1936 年德國(guó) Bosch 公司在 ABS 系統(tǒng)所采用的控制方法是一種基于 經(jīng)驗(yàn)和邏輯的控制方法，其基本原理是，首先觀察車輪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和控制車輪制 動(dòng)的控制量(如油壓等)之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，制訂出能夠使車輪處于最佳運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的 控制規(guī)則，在制動(dòng)過(guò)程中，以

54、車輪的加減速度值和參考滑移率值及其門限值來(lái)代 表車輪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并根據(jù)所制訂的經(jīng)驗(yàn)控制規(guī)則來(lái)確定控制車</p><p>　　4.2轉(zhuǎn)速信號(hào)中斷處理流程圖的確定</p><p>　　根據(jù)分析，得出轉(zhuǎn)速信號(hào)中斷處理流程圖如下圖11所示：</p><p><b>　　圖11</b></p><p>　　4.3各通道處理程序流程

55、的確定</p><p>　　根據(jù)分析，得出轉(zhuǎn)各通道處理程序流程圖如下圖12所示：</p><p><b>　　圖12</b></p><p>　　ABS輪速信號(hào)采集處理系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的題目是防抱死制動(dòng)系統(tǒng)輪速信號(hào)采集處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，利用amesim軟件對(duì)其仿真。：</p>&l

56、t;p>　　由ABS制動(dòng)的仿真曲線圖如下圖13所示：</p><p><b>　　圖13</b></p><p>　　由ABS制動(dòng)的非仿真曲線圖如下圖14所示：</p><p><b>　　圖14</b></p><p>　　仿真曲線的對(duì)比如下圖15所示：</p><p&g

57、t;<b>　　圖15</b></p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　至此在論文完成之際，向我的導(dǎo)師表示由衷的感謝！真心的感謝我的導(dǎo)師這幾年來(lái)對(duì)我的諄諄教導(dǎo)，感謝我敬愛(ài)的老師，您不僅在學(xué)習(xí)學(xué)業(yè)上給我以精心的指導(dǎo)，同時(shí)還在思想給我以無(wú)微不至的關(guān)懷支持和理解，給予我人生的啟迪，使我在順利地完成大學(xué)階段的學(xué)業(yè)同時(shí)，也學(xué)到了很多

58、有用的做人的道理，明確了人生目標(biāo)。知道自己想要什么了，不再是從前那個(gè)愛(ài)貪玩的我了，我懂得了很多，也成熟了很多，知道自己還是一名學(xué)生，需要學(xué)習(xí)的地方還有很多。經(jīng)過(guò)近半年努力的設(shè)計(jì)與計(jì)算，查找了各類的防抱死制動(dòng)系統(tǒng)輪速信號(hào)采集處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)資料，論文終于可以完成了，我的心里無(wú)比的激動(dòng)和開(kāi)心。雖然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因?yàn)槲易约阂呀?jīng)盡力的做了，它是我用心、用汗水成就的，也是我在大學(xué)學(xué)習(xí)取得的一點(diǎn)點(diǎn)成果。四

59、年的學(xué)習(xí)和生活，不僅豐富了我的知識(shí)，而且鍛煉了我的個(gè)人能力，更重要的是從周圍的老師和同學(xué)們身上潛移默化的學(xué)到了許多有用的知識(shí)，在此對(duì)所有關(guān)心我?guī)椭业谋磉_(dá)我由衷敬意，謝謝各位同學(xué)老師。</p><p>　　經(jīng)過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足，有很多地方需要學(xué)習(xí)和補(bǔ)充，這樣，在以后的工作中才能夠克服種種困難，取得一定的成就。</p><p><b>　　致 謝</b&g

60、t;</p><p>　　寫到這里，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)總算快要完成了，通過(guò)幾個(gè)月的努力和時(shí)間的付出，總算有了這么一點(diǎn)點(diǎn)成就，覺(jué)得挺自豪的，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)自己之前思念在學(xué)校學(xué)習(xí)的知識(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還有很多問(wèn)題不大懂，也不明白，幸虧有我的導(dǎo)師和同學(xué)們的指導(dǎo)和幫助，然后自己查找相關(guān)書(shū)籍和資料，總算有了論文的初步構(gòu)思，然后通過(guò)這幾個(gè)月的付出，以至于今天的論文總算要告一段落了。我感到非常興奮和高興。雖然它是不完美的，是不是最好的，但在

61、我心中，它是我最珍惜的，因?yàn)槲沂窃趺聪氲?，這是我付出的汗水獲得的成果，是我在大學(xué)四年的知識(shí)和反映。四年的學(xué)習(xí)和生活，不僅豐富了我的知識(shí)，而且鍛煉了我的個(gè)人能力，更重要的是來(lái)自老師和同學(xué)的潛移默化讓我學(xué)到很多有用的知識(shí)，在這里，謝謝老師以及所有關(guān)心我和幫助我的人，謝謝大家。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 鄭淑芳 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)

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