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基于DSP的汽车车身姿态控制系统研究

作　者: 高晓东
导　师: 陈翀
学　校: 西华大学
专　业: 车辆工程
关键词: 电控空气悬架 DSP 电磁阀传感器
分类号: U463.33
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着我国汽车保有量的不断增加,人们不断享受到汽车所带来的快捷和便利。与此同时,汽车的驾乘舒适性正逐渐成为当今研究的重点。空气悬架因其刚度和阻尼系数均可调节,在改善汽车行驶时的乘坐舒适性方面有很好的效果。国外各大汽车厂商均在其高档车型上安装空气悬架系统,但在国内该领域刚刚起步,有很大的发展空间。随着电子技术、微机控制技术的发展,对汽车电控空气悬架的控制研究不仅在理论上取得令人瞩目的成绩,同时已开始应用于实际汽车悬架应用当中。本论文研制了基于DSP的空气悬架系统控制器,采用美国德州仪器公司(TI)生产的32位定点DSP芯片TMS320F2812为控制核心。本论文首先根据汽车动力学方程,建立了汽车整车7自由度模型。并且在Matlab/Simulink下进行了汽车在不同工况下俯仰和侧倾的仿真。通过仿真分析可以看出,在未加载电控悬架系统之前试验车辆的俯仰和侧倾角度,为制定空气悬架控制器控制逻辑提供了依据。接着详细介绍了空气悬架系统电子控制单元的各部件的选型及功能,研究开发了以DSP TMS320F2812为微处理器的电子控制单元。控制单元具有实时数据信号采集和系统控制功能,根据传感器采集的信号,确定对悬架中各减震器控制策略等,从而实现对车辆姿态的控制,使汽车运行平稳。在进行硬件电路的设计基础上,编制了相应的软件程序。采用了基于中断的模块化设计方法,实现了数据采集、数据处理、根据汽车工况给相应电磁阀送出控制信号等功能。最后,对所设计的硬件电路和软件系统进行了试验验证,试验结果表明,本文所设计的控制系统取得了良好的控制效果,符合预期要求。验证了所设计的空气悬架控制系统的有效性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-17
  1.1 汽车空气悬架简介  9-10
    1.1.1 汽车空气悬架系统的组成  9
    1.1.2 汽车空气悬架系统的优缺点  9-10
  1.2 电控空气悬架系统设计概述  10-12
    1.2.1 汽车电控空气悬架系统简介  10
    1.2.2 电控空气悬架系统的主要功能  10-11
    1.2.3 ECAS系统的工作原理  11-12
    1.2.4 电控空气悬架系统的优点  12
  1.3 汽车空气悬架国内外应用及发展  12-15
    1.3.1 国外空气悬架的应用及发展  12-13
    1.3.2 国外空气悬架技术的发展状况  13
    1.3.3 国内空气悬架的应用及发展  13-15
  1.4 本课题研究的意义及主要内容  15-16
    1.4.1 研究的意义  15
    1.4.2 论文的主要内容  15-16
  1.5 本章小结  16-17
2 汽车空气悬架的性能分析与仿真  17-37
  2.1 路面输入模型  17-23
    2.1.1 路面不平度的功率谱  17-20
    2.1.2 空间与时间频率功率谱的转化  20-21
    2.1.3 路面谱的计算机仿真  21-23
  2.2 汽车7自由度整车仿真模型的建立  23-28
    2.2.1 七自由度整车振动模型  23-24
    2.2.2 整车振动微分方程  24-28
  2.3 整车模型仿真  28-36
  2.4 本章小结  36-37
3 空气悬架控制器硬件设计  37-50
  3.1 硬件电路设计  37-38
  3.2 控制芯片选型  38-40
    3.2.1 芯片简介  38
    3.2.2 A/D转换模块  38-39
    3.2.3 PWM输出模块  39-40
    3.2.4 控制器电路板与仿真器  40
  3.3 加速度传感器选型  40-45
    3.3.1 性能特点  40-41
    3.3.2 带宽设置  41-42
    3.3.3 上电方式  42
    3.3.4 倾角测量  42-44
    3.3.5 加速度测量电路  44-45
  3.4 电磁阀驱动电路  45-48
  3.5 电压转换电路  48-49
  3.6 本章小结  49-50
4 空气悬架控制器软件系统设计  50-67
  4.1 软件系统总体结构  50-51
  4.2 系统初始化程序模块  51-58
    4.2.1 时钟设置  52-53
    4.2.2 CPU定时器设置  53
    4.2.3 事件管理器(EV)初始化  53-58
    4.2.4 模数转换(ADC)初始化  58
  4.3 主程序模块  58-59
  4.4 中断服务子程序程序模块  59-62
    4.4.1 CPU定时器0的中断  59-60
    4.4.2 ADC中断服务子程序  60-62
  4.5 软件系统开发环境CCS2.2  62-63
  4.6 程序的烧写  63-66
    4.6.1 F2812片内Flash结构特点  63-64
    4.6.2 F2812片内Flash的初始化  64-65
    4.6.3 Flash烧写  65-66
  4.7 本章小结  66-67
5 空气悬架悬架控制器的试验及结果分析  67-71
  5.1 汽车空气悬架控制器系统试验  67-70
    5.1.1 试验目的  67
    5.1.2 试验设备  67-68
    5.1.3 汽车加速度采集实验  68-69
    5.1.4 空气悬架控制器模拟实验  69-70
  5.2 试验结果分析  70
  5.3 本章小结  70-71
结论  71-72
参考文献  72-76
攻读硕士学位期间学术论文及科研情况  76-77
致谢  77

基于DSP的汽车车身姿态控制系统研究

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