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轿车车高控制技术研究

作　者: 马彬
导　师: 石维佳
学　校: 河北工业大学
专　业: 机械工程
关键词: 车高控制半主动空气悬架 DSP MATLAB/SIMULINK 模糊控制 Multisim
分类号: U463.33
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着汽车技术的发展,人们越来越注重车辆的行驶稳定性和乘坐舒适性。电子控制空气悬架的提出,从很大程度上满足了人们对汽车的要求。对空气悬架的研究,开始于上世纪40年代。最初是应用在军事领域,80年代应用到民用领域,随着控制技术的发展,电子控制空气悬架的研究也日益成熟。其中对车高控制悬架的研究,即为其中的一个分支。本文分析了车高控制半主动空气悬架的特性和作用原理,对控制系统零部件进行了分析。建立了基于刚度和高度调节的半主动空气悬架的1/4模型,同时建立了对刚度进行调节的模糊控制器和对高度进行调节的PID控制器,并通过MATLAB/SIMULINK模块对所建立的模型进行了仿真分析。结合目前汽车控制中原理相似的电路,对控制电路进行了重新设计。同时对底盘系统之间所使用的CAN总线进行了简要的设计。制备了用于步进电机控制和用于高度、速度监测的子电路板。在所设计的硬件基础上,使用了模块化的方法,对程序进行了编写,同时给出了程序设计流程图。最后,对所设计的电路在Multisim中进行了模拟仿真,对各个传感器电路的输出信号的波形进行了验证,运用TOP2812开发板的在线仿真功能,对所使用的相同原理的步进电机进行了实物试验。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-12
  §1-1 悬架系统概述  9
  §1-2 车高控制器的研究  9-10
  §1-3 本文研究的意义  10-11
  §1-4 本文的研究内容  11-12
第二章车高控制器的原理及组成器件  12-20
  §2-1 车高控制系统 ECAS  12-13
    2-1-1 车高控制系统 ECAS 原理  12
    2-1-2 车高控制系统的主要功能  12-13
  §2-2 ECAS 系统器件简介  13-19
    2-2-1 半主动空气悬架  13-14
    2-2-2 刚度调节机构  14-15
    2-2-3 车身高度调节执行机构  15
    2-2-4 车身高度传感器  15-16
    2-2-5 速度传感器  16-17
    2-2-6 转向角传感器  17-18
    2-2-7 电磁阀  18
    2-2-8 步进电机  18-19
  §2-3 本章小结  19-20
第三章车高控制的理论研究  20-36
  §3-1 空气弹簧特性的研究  20-24
    3-1-1 空气弹簧的特点  20-21
    3-1-2 空气悬架的刚度计算  21-22
    3-1-3 空气弹簧的高度计算  22-23
    3-1-4 空气弹簧的充放气计算  23-24
    3-1-5 空气弹簧固有频率  24
  §3-2 悬架模型的建立  24-27
    3-2-1 悬架1/4 模型的建立  24-25
    3-2-2 路面白噪声  25-26
    3-2-3 SIMULINK仿真  26-27
  §3-3 刚度模糊控制器的建立  27-32
    3-3-1 输入输出变量的模糊化  28-29
    3-3-2 模糊控制规则  29-30
    3-3-3 解模糊的选择  30-31
    3-3-4 模糊控制的仿真结果分析  31-32
  §3-4 基于 PID 控制的高度调节  32-35
    3-4-1 基本原理  32-33
    3-4-2 仿真模型的建立  33-34
    3-4-3 仿真结果分析  34-35
  §3-5 本章小结  35-36
第四章控制系统的设计  36-49
  §4-1 控制系统的信号分类  36
    4-1-1 监测信号  36
    4-1-2 控制信号  36
  §4-2 处理器的选择  36-38
    4-2-1 系统对处理器的要求  36
    4-2-2 TMS320F2812 介绍  36-38
  §4-3 主板电路系统的设计  38-40
    4-3-1 最小系统的设计  38-39
    4-3-2 电源电路设计  39
    4-3-3 上位机通信电路  39-40
    4-3-4 仿真接口  40
  §4-4 监测电路  40-43
    4-4-1 车身高度监测电路  41
    4-4-2 速度监测电路  41-42
    4-4-3 转向角信号监测电路  42-43
    4-4-4 储气罐压力监测电路  43
  §4-5 控制电路  43-45
    4-5-1 步进电机控制电路  43-44
    4-5-2 高度调节电磁阀的控制电路  44-45
  §4-6 CAN 总线设计  45-46
  §4-7 电路的抗干扰的设计  46-47
  §4-8 电路板的制备  47-48
  §4-9 本章小结  48-49
第五章软件的设计  49-63
  §5-1 开发环境 CCS3.3 简介  49
  §5-2 DSP 的资源划分  49-51
  §5-3 主程序的设计  51-59
    5-3-1 主程序总体结构  51-52
    5-3-2 系统初始化函数  52-53
    5-3-3 速度监测软件设计  53-54
    5-3-4 高度监测软件设计  54-55
    5-3-5 转向角的监测  55-56
    5-3-6 步进电机的程序设计  56-57
    5-3-7 电磁阀的控制程序  57-59
  §5-4 CAN 总线设计  59-61
    5-4-1 悬架 CAN 总线数据格式的设计  59-60
    5-4-2 CAN 总线的程序设计  60-61
  §5-5 软件的抗干扰设计  61-62
  §5-6 本章小结  62-63
第六章仿真结果与分析  63-69
  §6-1 电路的仿真  63-66
    6-1-1 MULTISIM 9 介绍  63
    6-1-2 车高控制电路的仿真  63-64
    6-1-3 车速控制电路的仿真  64-65
    6-1-4 转向角传感器电路的仿真  65-66
  §6-2 步进电机转角的验证  66-68
  §6-3 实验结果与分析  68-69
第七章总结和展望  69-71
  §7-1 总结  69
  §7-2 展望  69-71
参考文献  71-73
致谢  73-74
攻读学位期间所取得的相关科研成果  74

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