汽車輪胎摩擦力估計(jì)的FPGA實(shí)現(xiàn)方法研究.pdf

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

2、Processing)芯片處理時(shí),處理時(shí)間較長(zhǎng),不利于將其運(yùn)用于實(shí)時(shí)系統(tǒng)中。為了縮短算法運(yùn)行時(shí)間,可以考慮利用FPGA的并行執(zhí)行特點(diǎn),本文主要研究基于FPGA(Field Programmable Gate Array)實(shí)現(xiàn)摩擦力估計(jì)算法的兩種典型方法。
　　在本文第二章中,進(jìn)行輪胎摩擦力估計(jì)算法的相關(guān)研究。首先,分析了車輛動(dòng)力學(xué)模型,在指定的坐標(biāo)系下,運(yùn)用動(dòng)力學(xué)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(cè)器,實(shí)現(xiàn)對(duì)縱向摩擦力的估計(jì),并在車輛模型下設(shè)計(jì)相應(yīng)的非線性觀測(cè)器以達(dá)到估計(jì)車輛狀態(tài)的目的。在第四節(jié)中,為了便于在FPGA硬件平臺(tái)下進(jìn)行實(shí)現(xiàn),將摩擦力估計(jì)算法離散化,并對(duì)算法進(jìn)行了詳細(xì)的并行度分析。最后,在veDYNA仿真環(huán)境下進(jìn)行仿真,選取了三組具有典型代表的工況,驗(yàn)證經(jīng)過(guò)離散后的摩擦力估計(jì)算法的精度及有效性。
　　目前,主要有兩種基于FPGA實(shí)現(xiàn)摩擦力估計(jì)算法的方法:硬件描述語(yǔ)言、SOPC(System-on-a

4、-Programmable-Chip)。為了研究?jī)煞N典型方法各自的優(yōu)缺點(diǎn),在本文的第三章和第四章中,分別用這兩種方法實(shí)現(xiàn)了摩擦力估計(jì)算法。
　　第三章研究輪胎摩擦力估計(jì)算法的verilog實(shí)現(xiàn)方法?；诘诙碌牟⑿行苑治鼋Y(jié)果,在第二節(jié)中利用自頂向下的方法對(duì)估計(jì)算法進(jìn)行了總體設(shè)計(jì),將算法中重復(fù)調(diào)用的基本功能模塊提取出來(lái),并在ModelSim軟件中對(duì)其一一進(jìn)行Verilog的實(shí)現(xiàn)和功能驗(yàn)證。
　　功能的程序。
　　為了更好