汽車底盤集成控制系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā).pdf

1、汽車制動防抱死控制(ABS)、驅(qū)動防滑控制(TCS)和直接橫擺力矩控制(DYC)是目前最典型的底盤主動安全控制技術(shù)，它們對于提高車輛的制動性能、牽引性能、操縱性能和穩(wěn)定性能，避免危險交通事故發(fā)生具有重要的意義，因而受到廣泛關(guān)注。本文主要采用實用化技術(shù)圍繞上述三種控制系統(tǒng)，設(shè)計開發(fā)平臺，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)品更接近實際使用要求。 車輛系統(tǒng)動力學(xué)模型的建立使整個研

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)動力學(xué)模型，包括整車的動力模型、發(fā)動機模型、傳動系統(tǒng)模型、液壓制動系統(tǒng)模型、Pacejka非線性輪胎模型和制動器模型等部分。通過仿真結(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(帶數(shù)據(jù)采集卡)為載體，嵌入電控單

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

4、文成功將嵌入式實時操作系統(tǒng)UC/OS-II移植到該單片機上，大大提高單片機的效率和處理多任務(wù)的能力。在實時操作系統(tǒng)下，編制了底盤集成控制程序。最后的仿真結(jié)果驗證了控制系統(tǒng)硬件、軟件的可靠性和實時性。 深入研究目前主動安全性的實用化技術(shù)，采用邏輯門限控制方法為基本控制策略，分別設(shè)計了制動防抱死、驅(qū)動防滑和直接橫擺力矩控制算法，并成功將三者有機結(jié)合在一起，實現(xiàn)底盤綜合控制。制動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)，實時對路面進行識別，以獲得良好控制效果。驅(qū)動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，與實際傳感器測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，而以滑移率為目標實現(xiàn)單輪制動獲得附加橫擺力矩，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)仿真試驗臺上，嵌

6、入所設(shè)計的電控單元和電磁閥，進行制動防抱死、驅(qū)動防滑和附加橫擺力矩多工況仿真試驗，驗證和評價控制器硬件電氣特性和內(nèi)部控制策略，實時給出仿真結(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)能有效對車輛制動、起步和高速彎道行駛等工況進行干預(yù)、調(diào)節(jié)，有利于提高車輛的安全性、操控性。 最后，本文對模糊控制理論在汽車防抱死制動系統(tǒng)上的應(yīng)用進行了研究，開發(fā)了基于滑移率模糊控制算法。利用MATLAB模糊工具箱