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智能雨刷控制器的研究与实现

作　者: 鲍迪
导　师: 贾文超
学　校: 长春工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 智能雨刷 雨量检测装置 模糊控制 LIN总线
分类号: U463.855
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


汽车工业是国民经济发展的支柱产业之一,现代汽车正从一种单纯的交通工具朝着满足人们需求和安全、节能、环保的方向发展。为了满足人们对汽车日益提高的需求,汽车研发及生产单位必然要将越来越多的汽车电子产品引人到汽车上。雨刷是现代汽车电子产品中重要的安全设备之一,它给驾驶员在雨天行驶中带来了安全和便利。在雨天行驶中,雨刷清理了风挡玻璃上的积水,为驾驶员提供了更清晰的视野。随着技术的发展,人们要求也不断提高,现代的雨刷产品已经逐渐向智能化发展。本文提出了一种智能雨刷控制器的设计方案。该方案设计了基于LIN总线的雨刷控制器和独立的雨量检测装置。智能雨刷控制器采用了NEC0513单片机和智能功率器件L9903搭配来驱动雨刷电机。NEC0513单片机通过A/D口检测霍尔元件KMZ41的输出,以得到电机转速和电机位置信息,对雨刷电机进行控制,并通过LIN总线与中央控制器进行通信。目前,本文设计的硬件部分已经在大众速腾等车型上进行了测试。本次设计的智能雨刷控制系统采用了独立的雨量检测装置,检测装置选取Infineon XC886单片机产生固定PWM波,驱动红外发射管,经风挡玻璃反射后再由红外接收器接收并发送给XC886,通过单片机计算接收红外光线的强度,来得到风挡玻璃的反光程度,由此判断车外雨量的大小。雨量检测装置通过LIN总线发送给雨刷控制器对应的档位信号,根据档位信号来驱动雨刷电机对应的转动速度,并对雨量检测装置进行了模拟测试。雨刷电机速度调节采取模糊控制算法。本文在控制策略和控制算法的基础上,用Matlab/Simulink软件进行了仿真和验证,对比了PI控制和模糊控制的控制效果,结果表明模糊控制稳定性好,超调量更小等优点。经过雨量检测装置模拟测试,结果表明该设计可以清晰的分辨出雨量大小,并给出相应的档位信号。整机测试表明雨刷电机在复位和控制速度的功能正常。

全文目录


摘要  2-3
Abstract  3-7
第一章 绪论  7-11
  1.1 论文选题的背景及意义  7-8
    1.1.1 选题的背景  7-8
    1.1.2 研究课题的意义  8
  1.2 智能雨刷控制器的现状及前景  8-11
    1.2.1 雨刷的历史  8-9
    1.2.2 雨刷产品的现状  9
    1.2.3 雨刷产品前景  9-11
第二章 智能雨刷控制器的硬件设计  11-20
  2.1 电源模块  11-12
    2.1.1 功能描述  11
    2.1.2 电源模块设计  11-12
    2.1.3 电源模块电路  12
  2.2 电机驱动模块  12-14
    2.2.1 功能描述  12-13
    2.2.2 电机驱动模块设计  13-14
    2.2.3 电机驱动模块电路  14
  2.3 LIN模块  14-15
    2.3.1 功能描述  14-15
    2.3.2 通讯模块设计  15
    2.3.3 通讯模块电路  15
  2.4 雨刷器MCU模块  15-17
    2.4.1 功能描述  15-16
    2.4.2 雨刷器MCU模块设计  16
    2.4.3 雨刷器MCU模块电路原理图  16-17
  2.5 霍尔传感器  17-20
    2.5.1 功能描述  17
    2.5.2 霍尔传感器的选择  17-19
    2.5.3 霍尔传感器电路原理图  19-20
第三章 雨量检测单元设计  20-24
  3.1 雨量检测装置应用  20-21
    3.1.1 雨量传感器的应用性  20
    3.1.2 雨量检测装置的激活  20-21
  3.2 红外式雨量检测装置工作原理  21-23
    3.2.1 红外发送电路  21-22
    3.2.2 外接收电路  22-23
  3.3 雨量检测装置的LIN通讯  23-24
    3.3.1 雨量检测装置设计  23
    3.3.2 LIN总线通讯  23-24
第四章 智能雨刷的软件设计  24-31
  4.1 智能雨刷系统软件架构  24-28
    4.1.1 智能雨刷系统结构  24-25
    4.1.2 智能雨刷系统流程图  25-28
  4.2 雨刷系统LIN驱动及应用设计  28-31
    4.2.1 LIN波特率设置  28-29
    4.2.2 LIN总线唤醒  29
    4.2.3 LIN通信故障处理  29-30
    4.2.4 LIN应用层设计  30-31
第五章 雨刷电机的模糊控制  31-46
  5.1 雨刷电机的选择  31-33
  5.2 模糊控制简介  33-37
    5.2.1 模糊控制理论的产生  33-34
    5.2.2 模糊控制理论发展概况  34-35
    5.2.3 模糊控制应用概况  35-36
    5.2.4 目前模糊控制所面临的主要任务  36-37
  5.3 模糊控制器的设计  37-42
    5.3.1 无刷直流电机模糊控制器类型  38-40
    5.3.2 无刷直流电机模糊控制器设计一般步骤  40-42
  5.4 雨刷电机模糊控制系统仿真  42-46
第六章 智能雨刷控制器的测试实验与分析  46-50
  6.1 雨量检测装置的仿真实验  46-48
  6.2 位置测试  48-49
  6.3 速度测试  49-50
总结与展望  50-51
致谢  51-52
参考文献  52-55
攻读硕士期间研究成果  55-56

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 汽车工程 > 汽车结构部件 > 驾驶室及车身 > 驾驶室及车身的附件 > 刮雨器
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