車輛abs控制器設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　ABS控制器設(shè)計(jì)</b></p><p>　　系部名稱： 汽車與交通工程學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí)： </p><p>　　學(xué)生姓名：

2、 </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　職 稱： </p><p><b>　　二○一一年六月</b></p><p>　　The Graduation Thes

3、is for Bachelor's Degree</p><p>　　Design of ABS Controller</p><p>　　Candidate： </p><p>　　Specialty： </p><p><b>　　Class： </b></p><p>　　Super

4、visor： </p><p>　　2011-06·Harbin</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和人們物質(zhì)生活水平的提高，人類社會(huì)對(duì)汽車的安全性，特別是制動(dòng)安全性能提出了越來(lái)越高的要求。汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)是一種在制動(dòng)時(shí)能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)車輪制動(dòng)力，防止車輪抱死以取得最佳制動(dòng)效果

5、的制動(dòng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠有效的縮短制動(dòng)距離、提高制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性，對(duì)汽車的行駛安全具有重要的意義。</p><p>　　本文首先剖析了防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的控制原理，在此基礎(chǔ)上詳細(xì)介紹了ABS的結(jié)構(gòu)以及各部分的作用和工作原理。同時(shí)對(duì)ABS控制算法進(jìn)行了研究，選擇了ABS控制器的硬件并設(shè)計(jì)了ABS控制器的軟件。軟件核心是單片機(jī)。隨著功能技術(shù)和應(yīng)用水平的提高，單片機(jī)應(yīng)用研究在ABS領(lǐng)域?qū)⑦M(jìn)一步深入。本文研究了以高性能單片機(jī)

6、為核心的ABS控制器的開(kāi)發(fā)思路和設(shè)計(jì)方法。</p><p>　　總之，研究結(jié)果可以看出邏輯門限值方法用于汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)不僅具有理論意義，而且具有實(shí)用價(jià)值，是一種簡(jiǎn)單、方便、具有較好操縱性、制動(dòng)性，并且有較好適應(yīng)性的方法。進(jìn)一步的研究工作一定要繼續(xù)開(kāi)展下去。</p><p>　　關(guān)鍵詞：防抱死系統(tǒng)；dSPACE；滑移率；邏輯控制；制動(dòng)</p><p><b&

7、gt;　　ABSTRACT</b></p><p>　　Along with the advancement of science and technology and the improvement of people's living standards, the safety of human society, especially for automobile braking safe

8、ty performance is put forward higher request. Auto anti-lock braking system (ABS) is a braking which can automatically adjust the wheel braking force, prevent from achieving the best wheel lock braking brake system. This

9、 system can effectively shorten braking distance, improve the direction of braking stability, it has an import</p><p>　　This paper analyzes the control principle of ABS, on the basis of detail introducing th

10、e structure and ABS parts and working principle. For ABS control algorithm is studied, and the choice of hardware and the design of ABS controller was ABS controller software. Software is the core chip. With the function

11、 of raising the level of technology and application research on ABS, microcomputer application fields will further researche on the performance. This is the core of ABS controller chip developm</p><p>　　Anyh

12、ow, the results of the research can see logic threshold method used in automobile anti-lock braking system is not only of theoretical significance and practical value, is a kind of simple, convenient and have better hand

13、ling, brake, and the method has good adaptability. Further research will be continued doing.</p><p>　　Key words：ABS；dSPACE；Sliding Rate；Logic controlling；Brake</p><p><b>　　第1章 緒 論</b&g

14、t;</p><p>　　1.1 選題的目的、意義</p><p>　　在汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)之前，汽車所用的都是開(kāi)環(huán)制動(dòng)系統(tǒng)。其特點(diǎn)是制動(dòng)器制動(dòng)力矩的大小僅與駕駛員的操縱力、制動(dòng)力的分配調(diào)節(jié)以及制動(dòng)器的尺寸和型式有關(guān)。由于沒(méi)有車輪運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的反饋信號(hào)，無(wú)法測(cè)知制動(dòng)過(guò)程中車輪的速度和抱死情況，汽車就不可能據(jù)此調(diào)節(jié)輪缸或氣室制動(dòng)壓力的大小。因此在緊急制動(dòng)時(shí)，不可避免地出現(xiàn)車輪在地面上抱死拖滑

15、的現(xiàn)象。當(dāng)車輪抱死時(shí)，地面的側(cè)向附著性能很差，所能提供的側(cè)向附著力很小，汽車在受到任何微小外力的作用下就會(huì)出現(xiàn)方向失穩(wěn)問(wèn)題，極易發(fā)生交通事故。在潮濕路面或冰雪路面上制動(dòng)時(shí)，這種方向失穩(wěn)的現(xiàn)象會(huì)更加嚴(yán)重。</p><p>　　汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（Anti-lock Braking System簡(jiǎn)稱ABS）的出現(xiàn)從根本上解決了汽車在制動(dòng)過(guò)程中的車輪抱死問(wèn)題。它的基本功能就是通過(guò)傳感器感知車輪每一瞬時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并根據(jù)

16、其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相應(yīng)地調(diào)節(jié)制動(dòng)器制動(dòng)力矩的大小以避免出現(xiàn)車輪的抱死現(xiàn)象，因而是一個(gè)閉環(huán)制動(dòng)系統(tǒng)。它是電子控制技術(shù)在汽車上最有成就的應(yīng)用項(xiàng)目之一，汽車制動(dòng)防抱死系統(tǒng)可使汽車在制動(dòng)時(shí)維持方向穩(wěn)定性和縮短制動(dòng)距離，有效提高行車的安全性。</p><p>　　隨著世界經(jīng)濟(jì)全球化的日益發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，尤其是在我國(guó)加入世貿(mào)組織之后，汽車行業(yè)面臨前所未有的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。提高汽車整車和零配件的國(guó)產(chǎn)化，趕超世界先進(jìn)水平，是國(guó)人的共

17、同愿望。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平的提高，開(kāi)發(fā)周期的縮短、生產(chǎn)成本的降低等各個(gè)方面，都有我們廣大機(jī)械和汽車行業(yè)的研究人員亟待解決的問(wèn)題。</p><p>　　近年來(lái)，隨著我國(guó)汽車工業(yè)的大規(guī)模投資及國(guó)內(nèi)汽車工業(yè)與國(guó)外汽車工業(yè)的合資得到迅速發(fā)展，汽車產(chǎn)量大幅度增加。而另一方面我國(guó)公路交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)雖然得到了各級(jí)政府的大力支持，但總的趨勢(shì)仍然是車流量和車輛密度不斷增加，道路交通安全事故也隨之增加。為了有效減少交通事故，必須在車輛

18、上加裝ABS系統(tǒng)。我國(guó)的ABS技術(shù)研制工作開(kāi)始于上世紀(jì)80年代中期，落后歐美幾十年，加強(qiáng)ABS技術(shù)的研究和應(yīng)用，完善汽車的主動(dòng)安全性能，對(duì)于我們發(fā)展汽車及其相關(guān)行業(yè)和保護(hù)人身安全是具有現(xiàn)實(shí)意義的。</p><p>　　1.2 ABS技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 </p><p>　　1920年ABS技術(shù)由英國(guó)人霍納摩爾研制成功，并申請(qǐng)了專利。1936年，德國(guó)博世公司（BOSCH）申請(qǐng)一項(xiàng)電液控制的

19、ABS裝置專利，促進(jìn)了ABS技術(shù)在汽車上的應(yīng)用。汽車上開(kāi)始使用ABS始于1950年代中期福特汽車公司，第二次世界大戰(zhàn)以后，成功開(kāi)發(fā)了飛機(jī)用ABS并成為飛機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)裝置，1954年福特汽車公司在林肯車上裝用法國(guó)航空公司的ABS裝置，這種ABS裝置控制部分采用機(jī)械式，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能相對(duì)單一，只有在特定車輛和工況下防抱死才有效，因此制動(dòng)效果并不理想。機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜使ABS裝置的可靠性差、控制精度低、價(jià)格偏高。ABS技術(shù)在汽車上的推廣應(yīng)用舉步艱難。

20、直到70年代后期，由于電子技術(shù)迅猛發(fā)展，為ABS技術(shù)在汽車上應(yīng)用提供了可靠的技術(shù)支持。ABS控制部分采用了電子控制，其反應(yīng)速度、控制精度和可靠性都顯著提高，制動(dòng)效果也明顯改善，同時(shí)其體積逐步變小，質(zhì)量逐步減輕，控制與診斷功能不斷增強(qiáng)，價(jià)格也逐漸降低。這段時(shí)期許多家公司都相繼研制了形式多樣的ABS裝置。</p><p>　　進(jìn)入90年代后，ABS技術(shù)不斷發(fā)展成熟，控制精度、控制功能不斷完善?，F(xiàn)在發(fā)達(dá)國(guó)家已廣泛采用A

21、BS技術(shù)，ABS裝置已成為汽車的必要裝備。北美和西歐的各類客車和輕型貨車ABS的裝備率已達(dá)90％以上，轎車ABS的裝備率在60％左右，運(yùn)送危險(xiǎn)品的貨車ABS的裝備率為100％。ABS裝置制造商主要有：德國(guó)博世公司（BOSCH），歐、美、日、韓國(guó)車采用最多；美國(guó)德科公司（DELCO），美國(guó)通用及韓國(guó)大宇汽車采用；美國(guó)本迪克斯公司（BENDIX），美國(guó)克萊斯勒汽車采用；還有德國(guó)戴維斯公司（TEVES）、德國(guó)瓦布科（WABCO）、美國(guó)凱爾西海

22、斯公（KELSEYHAYES）等，這些公司的ABS產(chǎn)品都在廣泛地應(yīng)用，而且還在不斷發(fā)展、更新和換代。</p><p>　　近年來(lái)，ABS技術(shù)在我國(guó)也正在推廣和應(yīng)用，1999年我國(guó)制定的國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB12676-1999《汽車制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能和試驗(yàn)方法》中已把裝用ABS作為強(qiáng)制性法規(guī)。此后一汽大眾、二汽富康、上海大眾、重慶長(zhǎng)安、上海通用等均開(kāi)始采用ABS技術(shù)，但這些ABS裝置我國(guó)均沒(méi)有自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。<

23、/p><p>　　國(guó)內(nèi)研究ABS主要有東風(fēng)汽車公司、交通部重慶公路研究所、濟(jì)南捷特汽車電子研究所、清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、吉林大學(xué)、華南理工大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)等單位，雖然起步較晚，也取得了一些成果。在氣壓ABS方面，國(guó)內(nèi)企業(yè)包括東風(fēng)電子科技股份有限公司、重慶聚能、廣東科密等都已形成了一定的生產(chǎn)規(guī)模。液壓ABS由于技術(shù)難度大，國(guó)外技術(shù)封鎖嚴(yán)密，國(guó)內(nèi)企業(yè)暫時(shí)不能獨(dú)立生產(chǎn)，但在液壓ABS方面也在做自主研發(fā)，力圖突破國(guó)外跨國(guó)

24、公司的技術(shù)壁壘，已經(jīng)取得了一些新的進(jìn)展和突破。如清華大學(xué)和浙江亞太等承擔(dān)的汽車液壓防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）“九五”國(guó)家科技攻關(guān)課題，在ABS控制理論與方法、電子控制單元、液壓控制單元、開(kāi)發(fā)裝置和匹配方法等關(guān)鍵技術(shù)方面均取得了重大成果。采用的耗散功率理論，避免了傳統(tǒng)的邏輯門限值研究方法的局限性，取得了理論上的突破，研發(fā)ABS成功且進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化、批量生產(chǎn)階段。其試樣在南京IVECO輕型客車上匹配使用全面達(dá)到了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB12676-1999和

25、歐洲法規(guī)EECR13的要求。這對(duì)振興我國(guó)汽車工業(yè)與汽車零部件業(yè)具有劃時(shí)代意義，標(biāo)志著我國(guó)汽車液壓ABS國(guó)產(chǎn)化已邁出堅(jiān)實(shí)的一步。同時(shí)合肥工業(yè)大學(xué)也研制出國(guó)內(nèi)具有</p><p>　　1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容</p><p>　　本文的主要內(nèi)容包括四部分：對(duì)ABS控制器的硬件進(jìn)行合適的選擇，ABS的軟件設(shè)計(jì)，ABS控制算法的研究，利用dSPACE實(shí)驗(yàn)仿真部分。</p><

26、p>　　1.4 ABS技術(shù)發(fā)展的最新成果和未來(lái)發(fā)展方向</p><p>　　進(jìn)入上世紀(jì)90年代以來(lái)ABS控制器已普遍采用16位單片機(jī)為CPU，除本身朝著集成化、低價(jià)格、大批量的方向發(fā)展外，還在原系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行了擴(kuò)展。20世紀(jì)80年代中后期，驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)是ASR得到了發(fā)展，它能夠防止汽車在驅(qū)動(dòng)過(guò)程中(特別是起步、加速、轉(zhuǎn)彎等過(guò)程)防止驅(qū)動(dòng)輪發(fā)生滑轉(zhuǎn)，使汽車在驅(qū)動(dòng)過(guò)程中的方向穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)向操縱能力和加速性等也

27、都得到提。它是伴隨著汽車制動(dòng)防抱死系統(tǒng)的產(chǎn)品化發(fā)展起來(lái)的，實(shí)質(zhì)上是ABS基本思想在驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域的發(fā)展和推廣。利用原有的ABS系統(tǒng)，只增加部分控制系統(tǒng)和相應(yīng)的軟件，就可以實(shí)現(xiàn)防滑控制功能，使性價(jià)比大大提高。</p><p>　　ABS從出現(xiàn)到廣泛應(yīng)用于汽車上，經(jīng)歷了近半個(gè)世紀(jì)，到目前為止ABS的總體結(jié)構(gòu)方案已趨于成熟，但汽車制動(dòng)安全技術(shù)目前仍是汽車技術(shù)的一個(gè)熱點(diǎn)，在該技術(shù)領(lǐng)域，未來(lái)的研究方向和發(fā)展趨勢(shì)集中在如下幾個(gè)方面

28、：</p><p>　　(1) 提高ABS控制方法的自適應(yīng)性和系統(tǒng)的可靠性，從而進(jìn)一步提高整車的安全性能。雖然ABS已經(jīng)作為一項(xiàng)成熟的技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，但在控制方法上一直沒(méi)有取得較大的突破。目前得到廣泛應(yīng)用的是采用門限值控制算法的ABS。其缺點(diǎn)是控制邏輯比較復(fù)雜，調(diào)試?yán)щy。開(kāi)發(fā)完成的ABS裝置對(duì)各類車型的互換性不好。隨著傳感器技術(shù)和車用微機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，采用各種現(xiàn)代控制算法的ABS研究是目前的研究熱科，以使A

29、Bs的性能更加完善。</p><p>　　(2) 汽車動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)VDC。VDC(Vehicle Dynarnics Control)系統(tǒng)又稱ESP系統(tǒng)(Electronic Stability Program),是把ABS/ASR與電子全控式(或半控式)懸掛、電子控制四輪轉(zhuǎn)向、電子控制液壓轉(zhuǎn)向、電子控制自動(dòng)變速器等在功能、結(jié)構(gòu)上有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，保證汽車行駛的方向穩(wěn)定性和良好的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。</p>

30、<p>　　(3) ABS/ASR與自動(dòng)巡航控制裝置ACC集成。汽車ACC(Adaptive Cruise Control)裝置是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的又一項(xiàng)汽車主動(dòng)安全技術(shù)，它可使汽車保持一定的行駛安全車距，主動(dòng)避免碰撞事故發(fā)生，有效地提高公路交通運(yùn)輸能力。由于ABS、ASR和ACC都要用到相同的輪速采集系統(tǒng)、制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置以及發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)裝置，因此ABS/ASR與ACC的集成，不僅可以大大降低成本，而且可以提高汽車的整體安全行

31、駛性能。</p><p>　　(4) 電子制動(dòng)系統(tǒng)(Braking-by-wire)。其中，電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)(Electronic Mechanical Braking-EMB)是一個(gè)全新的制動(dòng)機(jī)構(gòu)。EMB應(yīng)用于轎車上，取消了傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)，動(dòng)作機(jī)構(gòu)是電動(dòng)機(jī)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)仍是制動(dòng)器。制動(dòng)時(shí)，駕駛員踩下電子制動(dòng)踏板，電子制動(dòng)踏板帶有踏板感覺(jué)模擬器，踏板行程信號(hào)通過(guò)CAN總線傳送至控制器，控制器實(shí)時(shí)向電動(dòng)機(jī)發(fā)出作動(dòng)信

32、號(hào)，實(shí)施ABS制動(dòng)EMB類似的還有電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)(Electronic Hydraulic Braking. EHB)， 它取消了傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)中的真空助力器，制動(dòng)主缸等部件。作動(dòng)機(jī)構(gòu)是液壓力裝置，執(zhí)行機(jī)構(gòu)是制動(dòng)器。制動(dòng)時(shí)，駕駛員踩下電子制動(dòng)踏板，電子制動(dòng)踏板帶有踏板感覺(jué)模擬器，踏板行程信號(hào)通過(guò)CAN總線傳送至控制器，控制器實(shí)時(shí)向車輪液壓裝置發(fā)出作動(dòng)信號(hào)，對(duì)制動(dòng)器實(shí)施ABS制動(dòng)。</p><p>　　(5) 在A

33、BS系統(tǒng)中嵌入電子制動(dòng)力分配裝置(Electronic Brake Force Distribution---EBD)，構(gòu)成了ABS+EBD系統(tǒng)。EBD的功能就是在汽車ABS開(kāi)始制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)之前，高速計(jì)算出四個(gè)輪胎與路面間的附著力大小，然后調(diào)節(jié)制動(dòng)器制動(dòng)力，達(dá)到制動(dòng)力與附著力的匹配．進(jìn)一步提高車輛制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性，同時(shí)盡可能地縮短制動(dòng)距離。</p><p>　　第二章 ABS系統(tǒng)組成、原理及控制方法</p

34、><p>　　2.1 汽車ABS系統(tǒng)的組成及各結(jié)構(gòu)部件的作用</p><p>　　1-制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置 2-制動(dòng)器總成 3-ECU 4-車輪轉(zhuǎn)速傳感器</p><p>　　圖2.1較為典型的汽車ABS系統(tǒng)的基本組成原理圖</p><p>　　圖3.3 ABS制動(dòng)泵</p><p>　　液壓控制單元閥體內(nèi)包

35、括8個(gè)電磁閥，每個(gè)回路各一對(duì)，其中一個(gè)是常開(kāi)進(jìn)油閥，一個(gè)是常閉出油閥。它在制動(dòng)主缸、制動(dòng)輪缸和回油路之間建立聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)壓力升高、壓力保持和壓力降低的功能，防止車輪抱死，其工作原理如下：</p><p>　　(1) 開(kāi)始制動(dòng)階段（系統(tǒng)油壓建立）</p><p>　　開(kāi)始制動(dòng)時(shí)，駕駛員踩制動(dòng)踏板，制動(dòng)壓力由制動(dòng)主缸產(chǎn)生，經(jīng)常開(kāi)的不帶電壓的進(jìn)油閥作用到車輪制動(dòng)輪缸上，此時(shí)，不帶電壓的出油閥依然關(guān)

36、閉，ABS系統(tǒng)沒(méi)有參與控制，整個(gè)過(guò)程和常規(guī)液壓制動(dòng)系統(tǒng)相同，制動(dòng)壓力不斷上升。</p><p><b>　　(2) 油壓保持</b></p><p>　　當(dāng)駕駛員繼續(xù)踩制動(dòng)踏板，油壓繼續(xù)升高到車輪出現(xiàn)抱死趨勢(shì)時(shí)，ABS電子控制單元發(fā)出指令使進(jìn)油閥通電并關(guān)閉閥門，出油閥依然不帶電壓仍保持關(guān)閉，系統(tǒng)油壓保持不變。</p><p><b>

37、　　(3) 油壓降低</b></p><p>　　若制動(dòng)壓力保持不變，車輪有抱死趨勢(shì)時(shí)，ABS ECU給出油閥通電打開(kāi)出油閥，系統(tǒng)油壓通過(guò)低壓儲(chǔ)液罐降低油壓，此時(shí)進(jìn)油閥繼續(xù)通電保持關(guān)閉狀態(tài)，有抱死趨勢(shì)的車輪被釋放，車輪轉(zhuǎn)速開(kāi)始上升。與此同時(shí)，電動(dòng)液壓泵開(kāi)始起動(dòng)，將制動(dòng)液由低壓儲(chǔ)液罐送至制動(dòng)主缸。</p><p><b>　　(4) 油壓增加</b><

38、/p><p>　　為了使制動(dòng)最優(yōu)化，當(dāng)車輪轉(zhuǎn)速增加到一定值后，電子控制單元給出油閥斷電，關(guān)閉此閥門，進(jìn)油閥同樣也不帶電而打開(kāi)，電動(dòng)液壓泵繼續(xù)工作從低壓儲(chǔ)液罐中吸取制動(dòng)液泵入液壓制動(dòng)系統(tǒng)。隨著制動(dòng)壓力的增加，車輪轉(zhuǎn)速又降低。這樣反復(fù)循環(huán)地控制(工作頻率為5～6次/s，將車輪的滑移率始終控制在20%左右）。</p><p><b>　　3.3 驅(qū)動(dòng)電路</b></p&g

39、t;<p>　　驅(qū)動(dòng)電路如圖3.4所示，利用dSPACE產(chǎn)生PWM波，控制繼電器開(kāi)關(guān)，進(jìn)而完成對(duì)ABS電磁閥的開(kāi)關(guān)頻率控制。通過(guò)控制占空比來(lái)達(dá)到10赫茲左右的電磁閥開(kāi)關(guān)頻率。</p><p>　　圖3.4 驅(qū)動(dòng)電路圖</p><p><b>　　3.4 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行了硬件系統(tǒng)的選擇

40、，同時(shí)對(duì)選擇的硬件從經(jīng)濟(jì)、硬件來(lái)源等方面分析其結(jié)構(gòu)功能、選擇理由。尤其是對(duì)輪速傳感器、制動(dòng)泵的選擇更是針對(duì)到車型，這樣的選擇給了自己足夠信息來(lái)源，也不至于讓選擇太盲目。</p><p>　　第四章 ABS控制器軟件的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 dSPSCE簡(jiǎn)介</p><p>　　dSPACE實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)是由德國(guó)dSPACE公司開(kāi)發(fā)的一套基于MATLAB/Si

41、mulink 的控制系統(tǒng)在實(shí)時(shí)環(huán)境下的開(kāi)發(fā)及測(cè)試工作平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了和MATLAB/Simulink 的無(wú)縫連接。dSPACE實(shí)時(shí)系統(tǒng)由兩大部分組成，一是硬件系統(tǒng),二是軟件環(huán)境。其中硬件系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是具有高速計(jì)算能力，包括處理器和I/O 接口等；軟件環(huán)境可以方便地實(shí)現(xiàn)代碼生成/下載和試驗(yàn)調(diào)試等工作。dSPACE 具有強(qiáng)大的功，可以很好地完成控制算法的設(shè)計(jì)、測(cè)試和實(shí)現(xiàn)，并為這一套并行工程提供了一個(gè)良好的環(huán)境。</p><

42、p>　　dSPACE 的開(kāi)發(fā)思路是將系統(tǒng)或產(chǎn)品開(kāi)發(fā)諸功能與過(guò)程的集成和一體化，即從一個(gè)產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)到數(shù)學(xué)分析和仿真，從實(shí)時(shí)仿真實(shí)驗(yàn)到實(shí)驗(yàn)結(jié)果的監(jiān)控和調(diào)節(jié)都可以集成到一套平臺(tái)中來(lái)完成。</p><p>　　dSPACE 的軟件環(huán)境主要由兩大部分組成,一部分是實(shí)時(shí)代碼的生成和下載軟件RTI(Real-Time Interface),它是連接dSPACE 實(shí)時(shí)系統(tǒng)與MATLAB/Simulink紐帶,通過(guò)對(duì)RT

43、W(Real-Time Workshop)進(jìn)行擴(kuò)展,可以實(shí)現(xiàn)從Simulink模型到dSPACE 實(shí)時(shí)硬件代碼的自動(dòng)下載。另一部分為測(cè)試軟件，其中包含了綜合實(shí)驗(yàn)與測(cè)試環(huán)境（軟件)CtrolDesk、自動(dòng)試驗(yàn)及參數(shù)調(diào)整軟件MLIB/MTRACE 、PC與實(shí)時(shí)處理器通信軟件CLIB 以及實(shí)時(shí)動(dòng)畫軟件RealMotion 等。</p><p>　　dSPACE 實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)具有許多其它仿真系統(tǒng)具有的無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)：&l

44、t;/p><p>　　dSPACE 組合性很強(qiáng)。dSPACE 在設(shè)計(jì)時(shí)就考慮了大多數(shù)用戶的需求，設(shè)計(jì)了標(biāo)準(zhǔn)組件系統(tǒng)，可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行多種組合。對(duì)不同用戶而言，可以在運(yùn)算速度不同的多種處理器（如：TI公司的TMS 系列、DEC 公司的Alpha 系列、Motorala 公司的PowerPC 系列）之間進(jìn)行選擇，最快的處理器浮點(diǎn)運(yùn)算速度高達(dá)1000MFlops；I/O 也具有廣泛的可選性，通過(guò)選擇不同的I/O 配置，即可組

45、成不同的應(yīng)用系統(tǒng)。</p><p>　　dSPACE 的過(guò)渡性和快速性好。由于dSPACE 和MATLAB 的無(wú)縫連接，使MATLAB 用戶可以輕松掌握dSPACE 的使用，方便地從非實(shí)時(shí)分析、設(shè)計(jì)過(guò)渡到實(shí)時(shí)的分析和設(shè)計(jì)上來(lái)，大大節(jié)省了時(shí)間和費(fèi)用。</p><p>　　性能價(jià)格比高。dSPACE 是一個(gè)操作平臺(tái)，它可用于許多產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)或?qū)崟r(shí)仿真測(cè)試，而不是一物一用。</p>

46、<p>　　dSPACE 是基于PC 機(jī)的Windows 操作系統(tǒng)，dSPACE 實(shí)時(shí)系統(tǒng)與主機(jī)的硬件接口使用標(biāo)準(zhǔn)ISA 總線，從而避免用戶再投資別的設(shè)備。</p><p>　　實(shí)時(shí)性好。一旦代碼下載到實(shí)時(shí)系統(tǒng)，代碼本身將是獨(dú)立運(yùn)行的，試驗(yàn)工具軟件只是通過(guò)內(nèi)存映射來(lái)訪問(wèn)試驗(yàn)過(guò)程中的各種參數(shù)及結(jié)果變量，不會(huì)產(chǎn)生對(duì)試驗(yàn)過(guò)程的中斷。</p><p>　　可靠性高。dSPACE 實(shí)時(shí)系統(tǒng)

47、硬件、代碼生成及下載軟件、試驗(yàn)工具軟件都經(jīng)過(guò)dSPACE工程師的精心設(shè)計(jì)、制造和調(diào)試，不存在任何兼容性問(wèn)題，可靠性高，是可以信賴的軟/硬件平臺(tái)。</p><p>　　靈活性強(qiáng)。dSPACE 實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)允許用戶在單板系統(tǒng)和組件系統(tǒng)、單處理器系統(tǒng)和多處理器系統(tǒng)、自動(dòng)生成代碼和手工編制代碼之間進(jìn)行選擇，使dSPACE 系統(tǒng)具有很大的靈活性，從而可以適應(yīng)用戶各方面的應(yīng)用需求。</p><p>　

48、　正是由于 dSPACE 的優(yōu)越性，使得dSPACE 從誕生之日起就引起眾多工程技術(shù)人員及專家學(xué)者的注意。目前，dSPACE 已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、發(fā)動(dòng)機(jī)、電力機(jī)車、機(jī)器人、驅(qū)動(dòng)及工業(yè)控制等領(lǐng)域。越來(lái)越多的工廠、學(xué)校及研究部門開(kāi)始用dSPACE 來(lái)解決實(shí)際工作及研究中遇到的問(wèn)題。由于他們的努力，dSPACE 的應(yīng)用領(lǐng)域正在日益拓寬。許多汽車界的用戶都把dSPACE 作為可以信賴的開(kāi)發(fā)測(cè)試工具，如：Audi 公司用dSPACE 實(shí)

49、現(xiàn)了ABS 控制器測(cè)試臺(tái)；有的汽車界用戶如：Chrysler、Delphi、Ford、General Motors、Honda、Toyota Motor、Nissan、Mazda Motor 等公司，用dSPACE 進(jìn)行動(dòng)力控制原型的開(kāi)發(fā)；而德國(guó)的鐵路運(yùn)輸巨頭Adtranz 則用dSPACE 實(shí)現(xiàn)了電力機(jī)車的仿真；美國(guó)的Boeing, Calspan 公司用dSPACE 進(jìn)行飛行器的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真；還有一些研究部門如荷蘭的Delft

50、 工業(yè)大學(xué)、日本的Waseda 大學(xué)等用dSPACE 進(jìn)行機(jī)器人控制算法的研究；而且，由于dSPACE 的高度可靠性，許多</p><p>　　4.2 dSPACE軟件環(huán)境介紹</p><p>　　4.2.1 代碼生成及下載軟件 (Implementation Software)</p><p><b>　　1.代碼的生成過(guò)程</b>&l

51、t;/p><p>　　代碼的生成及下載可以自動(dòng)完成也可手工完成。無(wú)論是單處理器系統(tǒng)還是多處理器系統(tǒng)，均可由Simulink 方框圖自動(dòng)生成代碼并下載到實(shí)時(shí)系統(tǒng)硬件中。另外，dSPACE 還提供了方便易用的軟件工具來(lái)實(shí)現(xiàn)手工代碼的下載。</p><p>　　從 Simulink 自動(dòng)生成并下載將控制原型或仿真模型從離線仿真轉(zhuǎn)到實(shí)時(shí)仿真的最快捷的方式就是用Simulink。dSPCACE 的實(shí)時(shí)接

52、口庫(kù)RTI（Real-Time Interface）允許通過(guò)圖標(biāo)的方式來(lái)指定用戶I/O。RTI與MathWorks 的 RTW（Real-Time Workshop）共同生成dSPACE 硬件所需的代碼。因此，無(wú)論用的是單處理器系統(tǒng)還是多處理器系統(tǒng)，代碼的生成及下載過(guò)程被簡(jiǎn)化成鼠標(biāo)的輕輕一擊。</p><p>　　2.MATLAB/Simulink-現(xiàn)代控制設(shè)計(jì)平臺(tái)</p><p>　　M

53、ATLAB集計(jì)算、可視化及編程于一身。在MATLAB 中，無(wú)論是問(wèn)題的提出還是結(jié)果的表達(dá)都采用用戶習(xí)慣的數(shù)學(xué)描述方法，而不需要用傳統(tǒng)的編程語(yǔ)言進(jìn)行前后處理。這一特點(diǎn)使MATLAB 成為數(shù)學(xué)分析、算法開(kāi)發(fā)及應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)的良好環(huán)境。MATLAB 是MathWorks 產(chǎn)品家族中所有產(chǎn)品的基礎(chǔ)。MATLAB 省去了工程師用C 或Fortan 等高級(jí)語(yǔ)言編程的需求，使他們集中精力于數(shù)據(jù)分析和算法開(kāi)發(fā)。它相對(duì)于C 語(yǔ)言的地位就和C 相對(duì)匯編語(yǔ)言的

54、地位相當(dāng)。</p><p>　　MATLAB 工具箱</p><p>　　MATLAB 包括下列常用工具箱：控制系統(tǒng)工具箱；系統(tǒng)識(shí)別工具箱；模糊邏輯工具箱；LMI 控制工具箱；模型預(yù)測(cè)控制工具箱；μ-分析及綜合工具箱；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱；優(yōu)化工具箱等。</p><p><b>　　Simulink</b></p><p>　

55、　SIMULINK?是用來(lái)建模、分析和仿真各種動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的交互環(huán)境，包括連續(xù)系統(tǒng)，離散系統(tǒng)和混雜系統(tǒng)。Simulink 提供了采用鼠標(biāo)拖放的方法建立系統(tǒng)框圖模型的圖形交互界面。</p><p>　　通過(guò)Simulink 提供的豐富的功能塊，用戶可以迅速地創(chuàng)建系統(tǒng)的模型，而不需要書(shū)寫一行代碼。</p><p><b>　　Stateflow</b></p>

56、<p>　　Stateflow?提供了圖形工具幫助用戶設(shè)計(jì)和分析事件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。Stateflow 基于有限狀態(tài)機(jī)理論，能夠快速建立和仿真復(fù)雜事件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的邏輯行為。這樣，Simulink 的用戶可以在他們的模型之中描述事件驅(qū)動(dòng)行為。通過(guò)Simulink 和Stateflow用戶可以在統(tǒng)一的環(huán)境下設(shè)計(jì)、建立和仿真整個(gè)控制系統(tǒng)的行為。</p><p>　　RTW（Real-Time Workshop）<

57、;/p><p>　　Real-Time Workshop?可從Simulink 方框圖中自動(dòng)生成C 代碼。RTW 與dSPACE 的RTI</p><p>　　（Real-Time Interface）聯(lián)合可完成從方框圖到dSPACE 實(shí)時(shí)硬件的無(wú)縫轉(zhuǎn)換。</p><p>　　Stateflow Coder</p><p>　　Stateflow

58、 Coder? 是一個(gè)單獨(dú)提供的與 Stateflow 結(jié)合使用的工具，能夠生成獨(dú)立的控制邏輯代碼。</p><p>　　3.RTI(Real-Time Interface)-從方框圖自動(dòng)生成代碼并下載</p><p>　　RTI 是連接dSPACE 實(shí)時(shí)系統(tǒng)與軟件開(kāi)發(fā)工具M(jìn)ATLAB/Simulink 之紐帶。RTI 對(duì)Simulink庫(kù)進(jìn)行了擴(kuò)展,利用這些框圖無(wú)需編寫任何代碼就能完成包

59、括I/O 接口及初始化過(guò)程的全部設(shè)置。同時(shí)通過(guò)對(duì)RTW 進(jìn)行擴(kuò)展，可實(shí)現(xiàn)從Simulink 模型到dSPACE 實(shí)時(shí)硬件代碼的無(wú)縫自動(dòng)下載。這可使用戶完全致力于實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程并能迅速完成設(shè)計(jì)的更改，費(fèi)力的手工編程已成為過(guò)去。</p><p>　　首先，可以用圖形方式從 dSPACE 的RTI 庫(kù)中選定相應(yīng)的I/O 模型，將之拖入Simulink 模型中并指定其參數(shù)，以完成對(duì)dSPACE I/O 板的選定。之后，只要

60、鼠標(biāo)點(diǎn)一下，RTI 就會(huì)自動(dòng)編譯、下載并啟動(dòng)實(shí)時(shí)模型。另外，RTI 還根據(jù)信號(hào)和參數(shù)產(chǎn)生一個(gè)變量文件，可以用dSPACE的試驗(yàn)工具軟件如ControlDesk 進(jìn)行變量的訪問(wèn)。</p><p>　　通過(guò) RTI 來(lái)實(shí)現(xiàn)控制原型或?qū)ο蠓抡鎸?shí)時(shí)代碼的生成一般有下列幾個(gè)步驟：</p><p>　?、?用 Simulink 建立模型并進(jìn)行離線仿真</p><p>　　② 加

61、入 dSPACE I/O，將離線模型轉(zhuǎn)為實(shí)時(shí)模型</p><p>　　③ 用 RTW“Build”命令生成實(shí)時(shí)代碼并下載到實(shí)時(shí)硬件中</p><p>　?、?用 dSPACE 試驗(yàn)工具進(jìn)行試驗(yàn)過(guò)程中的交互操作</p><p>　　除標(biāo)準(zhǔn) I/O 功能外，RTI 還支持用戶在SIMULINK 框圖中完成：</p><p>　　?? 指定部分模型

62、為定時(shí)執(zhí)行</p><p>　　?? 指定部分模型為軟件中斷</p><p>　　?? 指定部分模型為硬件中斷</p><p>　　?? 指定中斷及定時(shí)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)</p><p>　　?? 支持單采樣頻率和多采樣頻率</p><p>　　?? 支持單任務(wù)模式和多任務(wù)模式</p><p>　　另

63、外，RTI 還充分考慮了實(shí)際工程應(yīng)用中可能遇到的各種問(wèn)題，如：</p><p>　　?? 通過(guò)附加手段解決采樣頻率不同的模塊之間數(shù)據(jù)傳送的不一致性</p><p>　　?? 支持多處理器，允許在SIMULINK 中完成多處理器模型的分割</p><p>　　?? 允許指定處理器之間的數(shù)據(jù)通訊協(xié)議，可采用：同步BUFFER，異步BUFFER，及共享存儲(chǔ)區(qū)方式</

64、p><p>　　?? 允許處理器之間進(jìn)行中斷</p><p>　　RTI 可以處理連續(xù)系統(tǒng)、離散系統(tǒng)、混合系統(tǒng)和多采樣頻率系統(tǒng)。</p><p>　　當(dāng)系統(tǒng)比較復(fù)雜，單處理器系統(tǒng)難以完成時(shí)，需要多個(gè)處理器并行工作。這時(shí)，就需要RTI-MP 的幫助以完成多處理器系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建立多處理器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（包括處理器之間的通訊）。RTI-MP 允許用拖放方式對(duì)系統(tǒng)模型進(jìn)行分割，每

65、一個(gè)子系統(tǒng)均可進(jìn)行單獨(dú)調(diào)整。為了對(duì)多處理器系統(tǒng)進(jìn)行觀察及參數(shù)修改，需要配合使用多處理器試驗(yàn)工具軟件ControlDeskMultiprocessor Extension。</p><p><b>　　4.PPC 編譯器</b></p><p>　　不論用何種方式（手動(dòng)或自動(dòng)）生成實(shí)時(shí)系統(tǒng)，都需要一個(gè) C 編譯器。根據(jù)配置的不同，dSPACE 系統(tǒng)使用POWER P C

66、 編譯器Complier For PPC：適用于所有基于POWER PC 處理器的系統(tǒng)。</p><p>　　4.2.2 實(shí)驗(yàn)軟件（Experiment Software）</p><p>　　1.ControlDesk 綜合實(shí)驗(yàn)環(huán)境</p><p>　　ControlDesk 是dSPACE 開(kāi)發(fā)的新一代實(shí)驗(yàn)工具軟件。雖然控制器的開(kāi)發(fā)及仿真模型的建立使用的是MA

67、TLAB/SIMULINK，但是，一旦模型已經(jīng)通過(guò)RTI 實(shí)現(xiàn)并下載到實(shí)時(shí)硬件中，余下的工作就由ControlDesk 來(lái)完成。ControlDesk 將提供對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的綜合管理。利用ControlDesk可以實(shí)現(xiàn)：</p><p>　　① 對(duì)實(shí)時(shí)硬件的圖形化管理</p><p>　　方便地進(jìn)行新硬件的注冊(cè)管理</p><p>　　檢查內(nèi)存大小及處理器時(shí)鐘頻率<

68、;/p><p>　　利用WINDOWS 拖放方式輕松完成目標(biāo)程序的下載</p><p>　　用START 和STOP 控制實(shí)時(shí)程序的啟動(dòng)和停止</p><p>　　通過(guò)ERROR MESSAGE LOGGING 窗口實(shí)現(xiàn)出錯(cuò)監(jiān)視功能</p><p><b>　　觀看配置數(shù)據(jù)</b></p><p>　

69、　② 用戶虛擬儀表的輕松建立</p><p>　　用拖放方式建立虛擬儀表</p><p>　　與實(shí)時(shí)程序進(jìn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換</p><p><b>　　跟蹤實(shí)時(shí)曲線</b></p><p><b>　　在線調(diào)參</b></p><p>　　記錄實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（可記錄在文件中）<

70、/p><p><b>　　實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)回放</b></p><p>　　提供各種專業(yè)虛擬儀表庫(kù)（汽車庫(kù)等）</p><p>　?、?變量的可視化管理</p><p>　　以圖形方式訪問(wèn)RTI 生成的變量文件</p><p>　　通過(guò)拖放操作在變量和虛擬儀表之間建立聯(lián)系</p><p&g

71、t;　　除訪問(wèn)一般變量外，還可訪問(wèn)諸如采樣時(shí)間、中斷優(yōu)先級(jí)、程序執(zhí)行時(shí)間等其</p><p>　　它與實(shí)時(shí)操作相關(guān)的變量</p><p>　?、?參數(shù)的可視化管理</p><p>　　可根據(jù)實(shí)時(shí)變量樹(shù)生成參數(shù)文件</p><p>　　通過(guò)參數(shù)文件對(duì)實(shí)時(shí)試驗(yàn)進(jìn)行批參數(shù)修改</p><p>　　通過(guò)多個(gè)參數(shù)文件的順序調(diào)入，

72、研究不同參數(shù)組對(duì)實(shí)時(shí)試驗(yàn)的影響</p><p><b>　　⑤ 實(shí)驗(yàn)過(guò)程自動(dòng)化</b></p><p>　　提供到ControlDesk 所有組成部分的編程接口</p><p>　　對(duì)耗時(shí)及需重復(fù)進(jìn)行的試驗(yàn)過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，如：參數(shù)研究</p><p>　　利用Macro Recorder 記錄ControlDesk

73、的操作</p><p>　　利用面向?qū)ο蟮墓δ軓?qiáng)大的算法語(yǔ)言編制自動(dòng)試驗(yàn)算法</p><p>　　提供到MATLAB 接口，實(shí)現(xiàn)與MATLAB 的數(shù)據(jù)交換</p><p>　　ControlDesk 故障仿真</p><p>　　對(duì)標(biāo)準(zhǔn)ControlDesk 功能的擴(kuò)展</p><p>　　在中型或大型dSPACE 模

74、擬器中遠(yuǎn)程控制故障注入單元</p><p>　　通過(guò)故障仿真瀏覽器可訪問(wèn)所有故障仿真部件</p><p>　　在故障模式窗口中實(shí)現(xiàn)管腳錯(cuò)誤定義</p><p>　　可導(dǎo)入ECU 管腳描述文件</p><p>　　ControlDesk的故障仿真功能使得操作dSPACE模擬器的故障注入單元變得非常便利。利用CotrolDesk故障仿真功能可以仿

75、真電控單元(ECU)的線束故障。比如你可以仿真ECU單個(gè)管腳對(duì)地短路或電壓短路故障，或者是仿真ECU單個(gè)管腳斷線的情況。</p><p>　　4.3 dSPACE 硬件</p><p>　　4.3.1 智能化的單板系統(tǒng)</p><p>　　1.DS1103 PPC控制器板</p><p>　　現(xiàn)代控制器的功能越來(lái)越復(fù)雜，這就要求在投入生產(chǎn)之

76、前對(duì)控制器進(jìn)行詳盡的優(yōu)化設(shè)計(jì)。這一優(yōu)化過(guò)程需要有功能強(qiáng)大的硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)做支持。</p><p>　　為滿足這一要求，dSPACE 推出了DS1103 PPC 控制器板，這是迄今為止所有單板系統(tǒng)中功能最強(qiáng)大、I/O 最豐富的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。為了不給開(kāi)發(fā)帶來(lái)任何限制，DS1103 使用了PowerPC 處理器來(lái)進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算（933MHz）。</p><p>　　對(duì)于新型控制器的開(kāi)發(fā)而言，dSPACE

77、 的單板方案是功能強(qiáng)大而又可以信賴的工具。單板方案提供了控制器方案設(shè)計(jì)及代碼生成和下載所需的一切，使RCP 更加方便易行。</p><p>　　DS1103 PPC 控制器擁有大量I/O 接口，使其可以滿足RCP 的要求。DS1103 PPC 控制器板除36 路ADC、8 路DAC 以外還配有數(shù)字I/O。同時(shí)，DS1103 PPC 控制器板還集成了一個(gè)以TI公司的TMS320F240 DSP 為核心的I/O 子系

78、統(tǒng)，可用來(lái)滿足特殊的I/O 要求。這種DSP 可提供三相PWM 信號(hào)發(fā)生器，尤其適于驅(qū)動(dòng)方面的應(yīng)用。</p><p>　　DS1103 擁有6 路數(shù)字增量編碼器接口，可以方便的應(yīng)用于機(jī)器人的設(shè)計(jì)。DS1103 還配有一個(gè)測(cè)速控制器，可用來(lái)對(duì)數(shù)字或模擬增量編碼器位置信號(hào)進(jìn)行解析，這使其可以應(yīng)用于電氣驅(qū)動(dòng)控制。</p><p>　　DS1103 還集成了Infineon 的CAN 控制器，使其

79、也可以適應(yīng)汽車及自動(dòng)化方面的應(yīng)用。</p><p>　　DS1103 可以方便地插入PC 機(jī)中，由PC 機(jī)負(fù)責(zé)提供電源，完成程序下載。所有的實(shí)時(shí)計(jì)算都是由PPC 控制器板獨(dú)立執(zhí)行，只有dSAPCE 的試驗(yàn)工具軟件并行運(yùn)行于主機(jī)上。</p><p>　　2.DS1104 PPC 控制器板</p><p>　　DS1104 是新開(kāi)發(fā)的用于快速控制原型的單板硬件，它使得用

80、戶的PC 機(jī)擁有強(qiáng)有力的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)?；赑owerPC 技術(shù)的實(shí)時(shí)硬件以及豐富的I/O 接口提供了用于解決不同工業(yè)領(lǐng)域的控制器開(kāi)發(fā)更理想的方案。新板DS1104 控制器板價(jià)格低廉，使得它成為一套既適用工業(yè)開(kāi)發(fā)又適用大學(xué)研究極好的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。</p><p>　　它擁有 dSPACE 原型板所有的優(yōu)點(diǎn)：完全的圖形化設(shè)計(jì)， Simulink/Stateflow 建模和實(shí)驗(yàn)管理軟件，而且僅占用一個(gè)PC 機(jī)的PCI 插槽。&

81、lt;/p><p>　　4.3.2 標(biāo)準(zhǔn)組件系統(tǒng)</p><p>　　1.處理器板（Processor Boards）</p><p>　　處理器板概述:dSPACE 標(biāo)準(zhǔn)組件系統(tǒng)的基本出發(fā)點(diǎn)是將實(shí)時(shí)系統(tǒng)和提供用戶接口的系統(tǒng)完全分開(kāi)。無(wú)論主機(jī)的要求多么復(fù)雜，也無(wú)論使用的是何種操作系統(tǒng),dSPACE 實(shí)時(shí)硬件都能保證滿足每一采樣周期的準(zhǔn)確時(shí)間要求。所有的 dSPACE 標(biāo)

82、準(zhǔn)組件板都必須至少配置一塊處理器板。所有的dSPACE 標(biāo)準(zhǔn)組件系統(tǒng)都是以DS1005 或DS1006 為核心構(gòu)造的。處理器板通過(guò)高速32 位總線（PHS 總線）提供到I/O 板的接口，通過(guò)ISA 總線提供到主機(jī)的硬件接口。</p><p><b>　　2.I/O 板</b></p><p>　　為了滿足快速控制原型及硬件在回路仿真的需求，dSPACE 提供了系列I/

83、O 板可供選擇。</p><p><b>　　4.4本章小結(jié)</b></p><p>　　本章重點(diǎn)對(duì)dSPACE的發(fā)展現(xiàn)狀前景，軟件及硬件作了介紹，同時(shí)介紹了如何利用dSPACE軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)。</p><p>　　第五章 基于dSPACE的ABS控制器實(shí)現(xiàn)</p><p>　　5.1 dSPACE硬件部分及外圍電

84、路</p><p>　　我們利用如圖1所示的三個(gè)開(kāi)關(guān)電路，其中兩個(gè)用的是復(fù)位開(kāi)關(guān)，一個(gè)用的是自鎖開(kāi)關(guān)：兩個(gè)復(fù)位開(kāi)關(guān)用來(lái)模擬遙控器遠(yuǎn)程操控的開(kāi)鎖和落鎖按鍵；自鎖開(kāi)關(guān)用來(lái)模擬鑰匙是否在鑰匙孔的信號(hào)。</p><p>　　本系統(tǒng)利用dSPACE普通I/O口作為信號(hào)采集和信號(hào)輸出端口。其中遙控器開(kāi)鎖按鍵與Z3 Group 4 ch 4 in 端口相連；遙控器落鎖按鍵與a3 Group 4 ch 7

85、 in 端口相連；鑰匙信號(hào)按鍵與Y3 Group 4 ch 1 in 端口相連。這三個(gè)端口作為信號(hào)的輸入端。A3 Group 1 ch 1 out、A4 Group 1 ch 2 out、A5 Group 1 ch 3 out分別與節(jié)點(diǎn)一的單片機(jī)P1.2、P1.3、INT0相連，對(duì)節(jié)點(diǎn)一傳輸控制信號(hào)。具體連接如圖2所示：</p><p>　　圖1 開(kāi)關(guān)電路圖 圖2 dSP

86、ACE接口</p><p><b>　　5.2程序編制</b></p><p>　　圖3 單脈沖子系統(tǒng) 圖4 布爾變量延時(shí)子系統(tǒng)</p><p>　　本系統(tǒng)利用Matlab/Simulink建立控制模型，對(duì)四路輸入信號(hào)進(jìn)行處理，從而得到三路輸出。通過(guò)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，得到相應(yīng)的控制信號(hào)。如：鑰匙位置

87、信號(hào)（當(dāng)檢測(cè)到鑰匙從鎖孔內(nèi)拔出時(shí)），向A3、B3口輸出一個(gè)低電平脈沖，而A5默認(rèn)輸出高電平。所以當(dāng)節(jié)點(diǎn)一接收到A3、A5、B3的低、高、低的信號(hào)時(shí)向CAN總線上發(fā)送帶有開(kāi)鎖數(shù)據(jù)的報(bào)文，控制其他節(jié)點(diǎn)一同完成相應(yīng)動(dòng)作。圖3圖4分別為單脈沖子系統(tǒng)及布爾變量延時(shí)子系統(tǒng)。</p><p><b>　　主程序如圖5所示：</b></p><p><b>　　圖5 主程序

88、</b></p><p>　　此程序?yàn)閷?duì)滑移率及車速信號(hào)的模擬,滑移率的臨界值為15在滑移率大于15時(shí)由程序控制最后輸出信號(hào)為1、0此時(shí)進(jìn)入abs減壓狀態(tài)，當(dāng)滑移率小于15時(shí)，進(jìn)入增壓狀態(tài)。</p><p>　　其中信號(hào)為低電平單脈沖信號(hào)，如圖3所示，此封裝的子系統(tǒng)，只有在上升沿的跳變激勵(lì)下才會(huì)產(chǎn)生一個(gè)低電平脈沖。由于我們這個(gè)系統(tǒng)的信號(hào)大多為布爾型，而Matlab/Simuli

89、nk沒(méi)有封裝好的布爾變量的延時(shí)子系統(tǒng)，所以我們封裝了如圖7所示的布爾型變量延時(shí)子系統(tǒng)，這個(gè)子系統(tǒng)在主程序和低電平脈沖的系統(tǒng)中被調(diào)用。主程序如圖5所示∶1）當(dāng)檢測(cè)到Y(jié)3端口產(chǎn)生一個(gè)上升沿的跳變時(shí)，這樣A3、B3輸出0脈沖信號(hào)，A5輸出高電平1的信號(hào)，這樣節(jié)電一接到這個(gè)信號(hào)后，向總線上發(fā)送開(kāi)鎖信號(hào)，使得各個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠同時(shí)完成開(kāi)鎖功能；2）當(dāng)檢測(cè)到Z3和a3端口中有低電平觸發(fā)時(shí)，A3、A5、B3輸出“1-0-0”或“0-1-0”的信號(hào)， 3）當(dāng)

90、ADC Type 1 in Con 2 Ch 4端口監(jiān)測(cè)到的車速信號(hào)大于20Km/h時(shí)，A5、B3輸出0脈沖信號(hào)，A3輸出高電平1的信號(hào)。</p><p>　　程序運(yùn)行狀態(tài)如圖6所示：</p><p><b>　　圖6程序運(yùn)行狀態(tài)</b></p><p>　　5.2 controldesk實(shí)現(xiàn)</p><p>　　co

91、ntroldesk實(shí)現(xiàn)如圖7所示，當(dāng)踩下制動(dòng)踏板，且車速大于20km/h時(shí)，電磁閥開(kāi)始進(jìn)行增壓和減壓的動(dòng)作。</p><p>　　圖7 controldesk實(shí)現(xiàn)</p><p>　　圖8 controldesk實(shí)現(xiàn)</p><p>　　在車速小于和大于20千米時(shí)實(shí)現(xiàn)0,0,0,1的變化，我們利用ControlDesk對(duì)四路輸入信號(hào)和三路輸出信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。當(dāng)我們按動(dòng)

92、開(kāi)關(guān)的時(shí)候，在狀態(tài)指示中能夠顯示我們的按鍵信息，在右端能夠顯示發(fā)送的相應(yīng)動(dòng)作信號(hào)，在中間我們用一個(gè)車速表顯示模擬車速，模擬車速超過(guò)20Km/h時(shí)，ABS起作用。</p><p><b>　　5.3本章小結(jié)</b></p><p>　　本章完成了對(duì)dSPACE程序的編制，利用模擬車速和模擬滑移率完成對(duì)ABS電磁閥的控制。</p><p><

93、b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　試驗(yàn)表明，基于MATLAB/Simulink和dSPACE開(kāi)發(fā)的汽車ABS控制器，通過(guò)半實(shí)物仿真獲得了滿意的效果。利用MATLAB/Simulink開(kāi)發(fā)中央節(jié)點(diǎn)過(guò)程中所需編寫的代碼少，模型參數(shù)的修改、代碼的生成及下載非常方便。開(kāi)發(fā)的ABS控制器能夠滿足車輛的實(shí)際要求，可以在實(shí)車上使用。本文最終實(shí)現(xiàn)用dSPACE軟件模擬PWM波，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電器電路至電

94、磁閥的控制從而實(shí)現(xiàn)車輪的抱死與張開(kāi)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]余志生.汽車?yán)碚?修訂版)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1993. </p><p>　　[2]李朝祿.汽車制動(dòng)防抱裝置(ABS)構(gòu)造與原理[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1995.</p><p>　　[3]柯愈

95、治.汽車防抱制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理與檢修[M].北京:人民交通出版社,1998.</p><p>　　[4]潘旭峰.現(xiàn)代汽車電子技術(shù)[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,1998. </p><p>　　[5]周云山,于秀敏.汽車電控系統(tǒng)理論與設(shè)計(jì)[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,1999.</p><p>　　[6]司利增.汽車防滑控制系統(tǒng)—ABS 與ASR[M]. 北京:

96、人民交通出版社,1996.</p><p>　　[7]高為炳,霍偉.大系統(tǒng)的穩(wěn)定性,分散控制及動(dòng)態(tài)遞階控制基礎(chǔ)[M].北京:北京航空 航天大學(xué)出版社,1994.</p><p>　　[8]楊慶彪.汽車電控制動(dòng)系統(tǒng)原理與維修精華[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006.</p><p>　　[9]MC9S12DP256B Device User Guide V02.

97、15,Motorola[M],Inc,2005.</p><p>　　[10]Cho, J.M;Hwang,D. H. Design and imp lementation of H ILS system for ECU of commercial vehicles. Industrial Electron2 ics [J] .2001. Proceedings. ISIE 2001,IEEE Internati

98、onalSymposium on ,Volume 2001 June. 2,12 – 116. </p><p>　　[11]魯植雄.汽車ABS.ASR和ESP維修圖解[M].北京:電子工業(yè)出版社,2006.</p><p>　　[12]董繼明,羅燈明.汽車檢測(cè)與診斷技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007.</p><p>　　[13]張洪欣.汽車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)[M

99、].上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,1996. </p><p>　　[14]馬明星,毛務(wù)本．車輛防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)控制算法的研究[J]．城市車輛， </p><p>　　2002(6)：21-23．</p><p>　　[15]劉昭度，齊志權(quán)．液壓ABS系統(tǒng)研究進(jìn)展與發(fā)展方向[J]．液壓與氣動(dòng)．2004(12)： </p

100、><p><b>　　1-3.</b></p><p>　　[16]劉穎姣，王貴勇．汽車ABS技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)研究[J]．輕型汽車．2006(6)：2l-24．</p><p>　　[17]何祈雯，朱偉興．滑模變結(jié)構(gòu)汽車ABS滑移率控制方法的研究[J]．汽車科技． </p><p>　　2004(2)：19-21．<

101、;/p><p>　　[18]龍曉林，杜小芳．汽車ABS滑模變結(jié)構(gòu)控制的分析與仿真[J]．專用汽車．2004 </p><p>　?。?）：25-26．</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　時(shí)光流水，歲月如梭，轉(zhuǎn)瞬間四年的大學(xué)生活即將結(jié)束，我懷著忐忑不安心情向四年來(lái)在學(xué)

102、習(xí)和生活上給予我關(guān)心和幫助的老師和同學(xué)們致以真摯的謝意。</p><p>　　本設(shè)計(jì)工作是在指導(dǎo)教師王悅新的悉心指導(dǎo)下完成的。老師具有很強(qiáng)的工程設(shè)計(jì)能力，在相關(guān)領(lǐng)域有著豐富的經(jīng)驗(yàn)，在設(shè)計(jì)思想、軟硬件設(shè)計(jì)、算法設(shè)計(jì)、程序編制等多方面給了我具體的指導(dǎo)。另外，老師為我們提供了寬松的學(xué)習(xí)環(huán)境和良好的設(shè)計(jì)條件，在此致以深厚的敬意和謝意．而且王老師，在硬件設(shè)計(jì)方面對(duì)我提供了各方面需要的工具；使后續(xù)的各項(xiàng)工作能夠按進(jìn)度計(jì)劃順利

103、進(jìn)行。在此表示衷心的感謝！</p><p>　　同學(xué)武中峰，在我完成設(shè)計(jì)的過(guò)程中一直給予我大量的幫助，在控制系統(tǒng)的控制策略和控制算法方面給了我很多啟發(fā)性的意見(jiàn)；在dSPACE 軟件的學(xué)習(xí)使用方面給予了許多建議。在此表示衷心的感謝！</p><p>　　最后衷心地感謝各位老師在百忙之中來(lái)評(píng)閱我的設(shè)計(jì)論文，期待老師給予批評(píng)指正。</p><p><b>　　附

104、錄A 外文文獻(xiàn)</b></p><p>　　As one kind of automobile electro-technology, Anti-lock Braking System (ABS) improves automobiles passablility, steering stability and initiative security by a long way on all type

105、s of adhesion road.</p><p>　　Anti-lock braking systems were first developed for aircraft use in 1929, by the French automobile and aircraft pioneer, Gabriel Voisin, as threshold braking on airplanes is nearl

106、y impossible. An early system was Dunlop's Maxaret system, introduced in the 1950s and still in use on some aircraft models. These systems used a flywheel and valve attached to the hydraulic line that fed the brake c

107、ylinders. The flywheel was attached to a drum that ran at the same speed as the wheel. In normal braking t</p><p>　　Anti-lock Braking System(ABS) is an important device to improve the activesafety of vehicle

108、.With the development of automotive today，its significance hasbeen regarding more than ever.Anti-lock braking system (ABS) is braking-system closed-loop control device which prevent wheel lock when braking and,as a resul