基于FPGA-SOPC技術的汽車電子機械制動控制系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著汽車工業(yè)的逐步發(fā)展，人們對汽車的安全性、舒適性、環(huán)保性、美觀性等要求要求越來越高，而汽車的安全性是人們最為看重的。由于傳統(tǒng)液壓或者空氣制動系統(tǒng)在加入了大量的電子控制系統(tǒng)后，如防抱死制動系統(tǒng)(ABS)、牽引力控制系統(tǒng)(TCS)、電子穩(wěn)定性控制程序(ESP)等，結(jié)構(gòu)和管路布置越發(fā)復雜，液壓回路泄露的隱患也加大，同時裝配和維修的難度也隨之提高。因此結(jié)構(gòu)相對簡單、功能集成可靠的電子機械制動(EMB)系統(tǒng)越來越受到青睞，由于EMB體積小、響應

2、快、性能可靠等優(yōu)勢，使得ABS等各種主動安全系統(tǒng)能夠方便的實現(xiàn)，并通過CAN總線將其他控制進行集中管理和共享信息。
　　 本文首先通過研究和分析國內(nèi)外現(xiàn)有的電子機械制動系統(tǒng)的原理和結(jié)構(gòu)，結(jié)合江蘇大學汽車學院自行設計的電子機械制動器，對電子機械制動系統(tǒng)防抱死控制和電機控制的策略進行了研究。為了比較EMB系統(tǒng)中控制策略的正確性，在Matlab/Simulink中建立了電子機械制動系統(tǒng)相關的動力學模型，采用不同的控制算法，對EMB防抱

3、死控制和EMB電機的控制策略進行仿真分析，確定了本文最后所采用的模糊PI控制算法。
　　 其次，結(jié)合EMB的結(jié)構(gòu)特點，車輛制動力由原來的液壓提供轉(zhuǎn)變成由無刷直流電機提供制動力，因此本文基于FPGA/SOPC技術，重點針對EMB系統(tǒng)中無刷直流電機的特點，設計了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，并詳細劃分了電控單元ECU和EMB電機控制器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；然后，針對EMB電機所采用的PWM控制方式，在QuartusⅡ中編寫了電機的邏輯控制程序，并通過仿真驗

4、證了程序的正確性和合理性。
　　 最后，以現(xiàn)有的實驗設備和開發(fā)工具，設計了一套以EDA/SOPC系統(tǒng)開發(fā)平臺和電子制動踏板為基礎的實驗方案。利用SOPC技術，以NIOSⅡ+DSPBuilder的方式實現(xiàn)對電機的控制：可以通過NIOSⅡ?qū)崿F(xiàn)外圍數(shù)字電路的設計完成對電機的PWM控制，通過DSP Builder實現(xiàn)無刷直流電機的模糊PI算法，最后，將兩者有機的結(jié)合實現(xiàn)整體的控制功能。以此來研究從制動意圖產(chǎn)生單元到電機力矩輸出之間的關系