基于ARM的汽车防抱死制动系统设计

合肥工业大学硕士学位论文基于ARM的汽车防抱死制动系统设计姓名：秦明辉申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：方敏20080201基于ARM的汽车防抱死制动系统设计作者：秦明辉学位授予单位：合肥工业大学相似文献(10条)1.学位论文姚占辉汽车防抱死制动系统控制方法分析与仿真研究2009随着汽车工业的不断发展，人们越来越重视汽车的安全性问题。汽车防抱制动系统(ABS)作为一种主动安全装置，能够在汽车制动时自动调节车轮制动力，防止车轮抱死，保证车辆的侧向稳定性和转向操纵性，同时缩短制动距离以取得最佳的制动效果。在汽车日益高速化的今天，它的应用也越来越广泛。而控制方法是ABS的核心技术，对汽车防抱制动系统的研究及汽车制动性能的提高具有重要的现实意义。本文在研读了大量文献并深入分析ABS国内外研究状况及其基本原理、组成、布置方式的基础上，建立了车辆仿真模型，包括双轮车辆模型、轮胎模型和制动系统模型；分析研究了PID控制、滑模变结构控制、自寻优控制、模糊控制、耗散功率控制以及逻辑门限控制，研究了各种模型在实际应用中优缺点，最后选择基于滑移率和车轮减速度的逻辑门限控制理论为本文控制器的控制逻辑，并采用人工与计算机混合建模的方法，在Matlab/Simulink/Stateflow中建立了相应的计算机仿真模块，包括车轮模型模块、轮胎子模型模块、滑移率子模型模块、制动系统子模块以及控制器模块。最后，在两种典型路面上分别对有无ABS的制动系统进行了仿真，由仿真结果详细分析了影响ABS系统的因素，最终得出的结论是：汽车防抱死制动系统(ABS)能防止制动过程中车轮抱死，有效缩短制动距离，减少制动时间，但是，对高附着系数路面的制动效能的改善效果不如低附着系数路面明显。另外，ABS系统的性能是由系统多个因素共同决定的，开发ABS系统必须充分考虑各个因素，才能开发出较好的产品。2.期刊论文袁华智.张雪峰.刘朋.YUANHua-zhi.ZHANGXue-feng.LIUPeng基于逻辑门限控制的ABS关键技术研究-河北工业大学学报2009,38(3)针对逻辑门限控制法的防抱死制动系统的系统开发匹配中增减压阀控制量步长的确定、PSD电路及试验板的开发进行了论述.采用上述方法,能有效改进电路的设计,缩短ABS车型匹配的开发周期,是提高量产的有效方法.3.学位论文郑伟峰汽车防抱制动逻辑门限控制算法研究2003汽车电子技术的迅速发展与普及应用,使汽车的各项使用性能突破传统机械装置的限制而趋近于最佳状态.汽车防抱死制动系统(Anti-lockBrakingSystem,简称ABS)作为一种汽车电子技术,大大地提高了汽车在各种附着系数路面的可通过性、操纵稳定性及主动安全性.本文对汽车防抱死制动系统逻辑门限控制产品的开发、研究做了详细的介绍.先用相平面法绘制出滑移率与制动力矩的关系曲线,分别得到不稳定和稳定的极限环,从而获得逻辑门限控制的边界参数;通过分析汽车运动载荷的分配和变化情况,总结出逻辑门限控制开发中应注意的问题.然后对汽车轮速信号的测量与处理做了详细地分析研究,提出了改进的斜率法用以估取参考车速.再详细地阐述了逻辑门限控制分别在高附着系数路面、低附着系数路面、对开路面和对接路面等不同路面环境下的算法,并通过分析试车场试车采集的数据,验证了算法的正确性.在本文最后,对汽车防抱死制动系统的模糊控制和汽车驱动防滑系统(Anti-SkiddingRestraint,简称ASR)提出了探索性的方案,并针对限于篇幅未能详述的相关内容,提供了详尽的参考文献.4.学位论文郭芹凤重型卡车ABS控制器的硬件在环仿真研究2007汽车防抱死制动系统(Anti-LockBrakingSystem，简称ABS)是一种性能优良的主动安全装置，可大大减少交通事故的发生率，欧美等国家早就将其作为汽车的标准配置，而国内ABS研究工作目前尚属于起步阶段。本文论述了ABS的发展历史和国内外现状，分析了传统ABS控制器开发的缺点，阐明了基于中国国情的重卡ABS控制器硬件在环仿真(Hardware-in-the-LoopSimulation，简称HILS)方法研究的必要性。论文主要围绕ABS控制器的设计方法展开研究，主要内容如下：(1)对四轮车辆进行动力学分析并在此基础上利用MATLAB/Simulink软件建立四轮车辆整车模型，车轮模型，轮胎模型和制动器模型构成基本制动系统；(2)对单一高附着系数、单一低附着系数、对接路面和对开路面四种路面进行ABS逻辑门限控制算法研究并采用逻辑门限控制过程中的路面识别处理方法来识别不同路面，然后利用stateflow编写四种路面的ABS控制器，并在MATIAB/Simulink环境下对四种路面分别进行了汽车基本制动和ABS制动的离线仿真。(3)采用飞思卡尔MC9S12DP512单片机设计ABS控制器的硬件平台，主要包括微处理器模块、电源模块、轮速信号采集模块、电磁阀驱动模块和CAN接口模块等，并利用CodeWarrior集成开发环境编写轮速处理，ABS控制算法和电磁阀驱动输出等程序。(4)通过dSPACE硬件接口面板连接ABS控制器和dSPACE硬件平台搭建ABS控制器的硬件在环仿真实验平台，实时地验证ABS控制器软硬件的正确性。利用硬件在环仿真方法进行ABS控制器的开发大大缩短了开发时间，减少了资金投入，且这种开发方法也为后期更多实物加入在环系统调试和装车调试提供了坚实的基础。5.期刊论文李锐.郑太雄.李银国.冯辉宗.陈伟民.LIRui.ZHENGTaixiong.LIYinguo.FENGHuizong.CHENWeimin汽车防抱死制动系统分级智能控制-机械工程学报2007,43(8)在分析车辆制动时轮胎与地面接触力学特性的基础上,提出一种用轮速峰值连线来求解参考车速和参考滑移率的方法.为了解决汽车防抱死制动系统(ABS)在各种条件下复杂的控制问题,设计出一种由运行控制、参数校正和组织协调构成的分级智能控制系统.在运行控制级,给出参考滑移率误差的目标轨迹.建立特征模型、控制模态集和推理规则集,以此设计出基于参考滑移率的仿人智能控制器.在参数校正级,为了弥补只针对参考滑移率控制的不足,用车轮角减速度对仿人智能控制量进行校正.在组织协调级,设计出基于轮减速度和参考滑移率的模糊智能控制器来自动辨别制动时的路面信息,给出四轮制动的协调控制规则.运用Matlab进行汽车ABS的仿人智能控制系统研究,搭建出汽车ABS全车测控系统,参照国际标准,在不同条件下进行道路试验.试验结果表明,相对于逻辑门限控制,ABS分级智能控制具有良好的制动平稳性和自适应性,可提高控制精度,是一种有效的新的ABS控制方法.6.学位论文谢晗基于xPC目标的ABS硬件在环仿真研究2007随着电子与软件技术的不断发展，在汽车系统动力学电子控制系统领域不断有新的思路与解决方案出现。汽车防抱死制动系统(Anti-lockBrakingSystem)在汽车整车系统动力学控制上是很典型也很核心的电子控制系统，一方面由于整车系统的强非线性，另外由于防抱死系统控制系统起作用时间为紧急制动的极限危险工况，如此使得控制系统的开发过程中的建模变得复杂，同时也使得仿真手段的采用变得更加有必要性。硬件在环仿真技术即借助高性能的软硬件接口卡将真实物理部件嵌入实时运行的软件环境，以模拟控制系统的运行。当今实用化的防抱死控制策略即逻辑门限控制方法由于缺乏足够的理论依据，从而使参数调试匹配的工作量变的更加巨大，为了减少道路试验的工作量，采用相对准确的车辆动力学模型，建立防抱死控制单元(ECU)的硬件在环测试平台变的相当必要。在本论文的研究中借助计算机辅助工具建立了包括非线性轮胎模型、制动系统模型、车身姿态模型以及考虑悬架特性对载荷转移影响的车辆动力学模型，基于该模型实现了防抱死控制基本策略的仿真与参数调试，最后为了验证电子控制单元实物的有效性，尤其需要完成ECU在极限危险工况下的控制参数调试以及在失效情况下的综合测试，建立了基于xPC目标的控制器在环测试系统。最后，在总结与借鉴国内外ABS控制系统开发的基础上，结合自己逻辑门限控制仿真过程中的经验，设计了基于车轮加速度与滑移率的的模糊控制器，取得较理想的控制效果。7.学位论文姜南汽车防抱死系统模糊逻辑控制策略研究1997汽车防抱死制动系统(ABS)是汽车制动时防止车轮抱死的安全制动装置.它使车轮与地面维持最佳的防着系数,得到最短的制动距离,同时保持方向的稳定性和可操纵性.模糊逻辑控制是一种与传统的自动控制方法风格迥异的新型自动控制技术,具有不依赖对象的数学模型,适合ABS这种非线性系统的控制.该文通过对车辆系统的建模和制动过程的分析,得到了若干语言型控制规则,提出了采用模糊理论对ABS进行控制的方法,并且在逻辑门限控制的基础上实现了模糊化控制,设计了一个结构简单的模糊控制器.该文提出了以车轮角加、减速度辅以参考滑移率为控制参数的控制方法,采用C语言和控制系统辅助设计软件-MATLA在于模糊控制方法的防抱死制动控制系统进行建模和仿真.仿真结果表明,应用模糊理论对汽车防抱死制动系统进行控制,效果较好,可以达到有关标准的要求.8.学位论文黄明汽车ABS控制算法及基于ARM的控制器开发研究2009汽车防抱死制动控制系统(ABS)是改善汽车主动安全性的重要装置，在汽车日益普及的今天，它的应用更为广泛和具有重要意义。作为制动系统中的闭环控制装置，它能防止制动过程中的车轮抱死，以保持车辆的方向稳定性和减少轮胎磨损。ABS的主要部件有：液压调节器、轮速传感器和用于信号处理、触发报警灯和控制液压调节器的ECU。本文首先简要介绍了ABS的发展历史和基本功能，整个系统的基本结构及其控制原理。利用MATLAB/Simulink建立各部件的模型，包括单轮旋转动力学模型、1/2车辆纵向动力学模型、7自由度整车模型、车辆制动器模型。分析ABS控制方法，建立ABS滑模变结构控制系统模型。将滑模变结构控制和传统逻辑门限控制进行比较。在高附着系数路面上可以看出滑模变结构控制较传统逻辑门限控制能进一步缩短制动距离。进一步地，利用相同制动力在不同附着系数路面上引起的车轮角减速度不同的特点，在线修正目标滑移率，仿真结果显示获得了更好的制动效果。根据防抱死制动系统的工作原理，以ARM单片机LPC2292为核心，完成了轮速信号调理电路、电磁阀和回液泵电机驱动电路等电路的设计，阐述了ABS各功能模块软件的设计思想和实现方法，完成了防抱死制动系统的硬件和软件设计。最后，自主设计的控制器在某车型上进行了替换试验。试验结果表明：自主开发的ABS控制器满足了制动防抱死功能的需要，各项试验指标皆与原装ABS接近。9.期刊论文安永东.刘颖.王洪珍.ANYong-dong.LIUYing.WANGHong-zhen基于MATLAB的汽车ABS制动动态模型的仿真研究-黑龙江工程学院学报2006,20(4)在汽车动力学的研究中,对研究对象进行数学建模是一种非常普遍的方法.而在此基础上发展起来的动态仿真技术则是进行汽车性能研究的一种行之有效的手段.文中结合逻辑门限控制的方法,建立汽车ABS制动过程的动态数学模型,包括整车、制动器、轮胎以及控制器4个子模型.用Matlab对所建立的数学模型编制仿真程序.通过对制动过程的模拟仿真,探讨不同因素对ABS性能的影响,为汽车制动系统的设计开发提供参考.10.学位论文陈秀妙基于虚拟技术的汽车ABS系统模糊控制方法的研究2008汽车防抱死制动控制方法是汽车安全研究领域内的关键技术之一。至今比较流行的是逻辑门限控制、PID控制、滑模变结构控制等方法，虽然有些控制方法(如逻辑门限控制)已在商用ABS中得到比较成功的应用，但是，由于缺乏理论依据，控制逻辑复杂，控制过程存在抖动，对于复杂路面的适应能力和抗干扰性都还存在问题等，使得上述控制方法不能很好的适应汽车制动的时变性和非线性的特点。为此，论文在对比国内外汽车防抱死制动控制系统特点的基础上，根据汽车防抱死制动控制和模糊控制理论，研究基于