汽車底盤集成控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā).pdf

1、汽車制動(dòng)防抱死控制(ABS)、驅(qū)動(dòng)防滑控制(TCS)和直接橫擺力矩控制(DYC)是目前最典型的底盤主動(dòng)安全控制技術(shù)，它們對(duì)于提高車輛的制動(dòng)性能、牽引性能、操縱性能和穩(wěn)定性能，避免危險(xiǎn)交通事故發(fā)生具有重要的意義，因而受到廣泛關(guān)注。本文主要采用實(shí)用化技術(shù)圍繞上述三種控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)開發(fā)平臺(tái)，研究控制方法和控制策略，探索一種汽車電子產(chǎn)品的開發(fā)方法和思路，力求理論分析更加深入、開發(fā)產(chǎn)品更接近實(shí)際使用要求。 車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的建立使整個(gè)研

2、究工作的基礎(chǔ)。在深入分析底盤集成控制系統(tǒng)的組成和工作原理之后，建立了比較完整的多自由度車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，包括整車的動(dòng)力模型、發(fā)動(dòng)機(jī)模型、傳動(dòng)系統(tǒng)模型、液壓制動(dòng)系統(tǒng)模型、Pacejka非線性輪胎模型和制動(dòng)器模型等部分。通過(guò)仿真結(jié)果和仿真數(shù)據(jù)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。 硬件在環(huán)仿真技術(shù)(HIL)在汽車電子領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，本文應(yīng)用這一新技術(shù)，以工控機(jī)(帶數(shù)據(jù)采集卡)為載體，嵌入電控單

3、元、電磁閥等實(shí)際部件，建立底盤集成控制混和仿真試驗(yàn)臺(tái)。采用高級(jí)語(yǔ)言C++設(shè)計(jì)系統(tǒng)仿真控制軟件，它具有良好的可視化界面，靈活進(jìn)行操控和修改控制參數(shù)。同時(shí)，制作了接口電路和傳感器信號(hào)模擬電路，實(shí)現(xiàn)電控單元與工控機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊。 基于FreeScale(飛思卡爾)16位單片機(jī)--MC9S12DP256設(shè)計(jì)了底盤集成控制系統(tǒng)電控單元(ECU)，主要包括單片機(jī)最小系統(tǒng)電路和外圍輸入輸出信號(hào)處理電路。同時(shí)，由于控制策略的復(fù)雜性和多樣性，本

4、文成功將嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)UC/OS-II移植到該單片機(jī)上，大大提高單片機(jī)的效率和處理多任務(wù)的能力。在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)下，編制了底盤集成控制程序。最后的仿真結(jié)果驗(yàn)證了控制系統(tǒng)硬件、軟件的可靠性和實(shí)時(shí)性。 深入研究目前主動(dòng)安全性的實(shí)用化技術(shù)，采用邏輯門限控制方法為基本控制策略，分別設(shè)計(jì)了制動(dòng)防抱死、驅(qū)動(dòng)防滑和直接橫擺力矩控制算法，并成功將三者有機(jī)結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)底盤綜合控制。制動(dòng)防抱死控制算法以加速度門限為主控制參數(shù)、滑移率為輔助控制

5、參數(shù)，實(shí)時(shí)對(duì)路面進(jìn)行識(shí)別，以獲得良好控制效果。驅(qū)動(dòng)防滑控制算法以左右輪速差門限控制為主，滑移率控制為輔，實(shí)現(xiàn)車輛在分離路面和低附路面的起步加速防滑。橫擺力矩控制算法橫擺角速度和質(zhì)心側(cè)偏角為主要控制參數(shù)，基于線性兩自由度模型估算名義橫擺角速度和名義側(cè)偏角，與實(shí)際傳感器測(cè)得的橫擺角速度和側(cè)偏角的差值判斷車輛的失穩(wěn)程度，而以滑移率為目標(biāo)實(shí)現(xiàn)單輪制動(dòng)獲得附加橫擺力矩，保持車輛的行駛軌跡和方向穩(wěn)定性。 在前面建立的硬件在環(huán)仿真試驗(yàn)臺(tái)上，嵌

6、入所設(shè)計(jì)的電控單元和電磁閥，進(jìn)行制動(dòng)防抱死、驅(qū)動(dòng)防滑和附加橫擺力矩多工況仿真試驗(yàn)，驗(yàn)證和評(píng)價(jià)控制器硬件電氣特性和內(nèi)部控制策略，實(shí)時(shí)給出仿真結(jié)果，不斷完善修改控制參數(shù)，直到獲得滿意控制效果。從仿真結(jié)果看，該底盤集成控制系統(tǒng)能有效對(duì)車輛制動(dòng)、起步和高速?gòu)澋佬旭偟裙r進(jìn)行干預(yù)、調(diào)節(jié)，有利于提高車輛的安全性、操控性。 最后，本文對(duì)模糊控制理論在汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)上的應(yīng)用進(jìn)行了研究，開發(fā)了基于滑移率模糊控制算法。利用MATLAB模糊工具箱