本文關鍵詞：基于汽車電子機械式制動系統(tǒng)的主動安全設計

  更多相關文章： 主動安全 電子機械式制動系統(tǒng) 嵌入式系統(tǒng) 無刷直流電機 CAN總線

【摘要】：隨著汽車技術的飛速發(fā)展,人們對汽車安全性能的提高更加看重。由于傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)多采用氣、液壓及機械等混合制動方式,在整個系統(tǒng)的構成方面元件數(shù)量較多,制動的反應速度較慢,制動距離較長。同時,其在制動過程中,采用規(guī)則邏輯控制方式制動,人機工程學方面存在問題,安全性能較低。有鑒于此,結構相對簡單、功能集成可靠的電子機械制動(EMB)系統(tǒng),越來越受到青睞。其體積小、響應快,在制動過程中,采用連續(xù)調(diào)節(jié)制動力矩的控制方式,性能可靠;而且其線控制動均采用電子控制裝置,易于通過CAN總線將其他控制進行集中管理和信息共享。本文首先介紹電子機械式制動系統(tǒng)的概念和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢,然后根據(jù)所需實現(xiàn)的主動安全的基本功能,對整車的電子機械式制動系統(tǒng)進行了總體結構設計。針對電子機械式制動執(zhí)行機構與傳統(tǒng)制動裝置的不同特性,詳細分析了EMB執(zhí)行器的結構及其工作原理,設計了該制動執(zhí)行機構的驅(qū)動電路總體結構,確定了執(zhí)行機構中無刷直流電機的調(diào)制方式及調(diào)速方案。其次,在硬件設計中,根據(jù)電子機械式制動系統(tǒng)的功能需求,確定了該系統(tǒng)總體硬件結構圖,并通過芯片選型,提出了基于STM32F103嵌入式微控制器的主控節(jié)點和從控節(jié)點的硬件設計方案。同時,設計了STM32F103核心電路、A/D接口電路、CAN接口電路、電機驅(qū)動電路及電流采集反饋電路等,詳細分析了高速信號的隔離實現(xiàn),不同電平轉(zhuǎn)換電路的設計及方案選擇。再次,在軟件設計中,針對電子機械式制動系統(tǒng)的主從節(jié)點軟件控制流程進行設計;再根據(jù)汽車電子機械制動系統(tǒng)實現(xiàn)的功能,對主控節(jié)點CAN總線建立控制策略、分配節(jié)點地址、建立通信協(xié)議、編寫模塊程序并仿真,而后,依據(jù)制動力的影響因素,提出了模糊控制和PID控制算法相結合的優(yōu)勢,并做了簡要闡述,針對電子機械式執(zhí)行器的不穩(wěn)定因素提出了采用伺服控制系統(tǒng)的解決方案。最后,對設計出的控制器各個模塊進行了軟件和硬件的調(diào)試,以確定其功能有效性。通過測試得知,主控節(jié)點能夠精確采集車輪轉(zhuǎn)速,并依據(jù)制動踏板行程和加速度的變化,通過CAN總線將PWM控制信號傳輸?shù)綇目毓?jié)點,從控節(jié)點再控制制動執(zhí)行器對車輪進行制動控制,整個控制系統(tǒng)達到了預期效果。
【關鍵詞】：主動安全 電子機械式制動系統(tǒng) 嵌入式系統(tǒng) 無刷直流電機 CAN總線
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U463.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-16
• 1.1 論文研究的背景11-12
• 1.2 汽車電子機械式制動系統(tǒng)12-14
• 1.2.1 汽車電子機械式制動系統(tǒng)簡介12-13
• 1.2.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀13-14
• 1.3 論文研究的意義14
• 1.4 本論文研究的主要內(nèi)容14-16
• 第二章 電子機械式制動系統(tǒng)總體結構的設計16-29
• 2.1 電子機械式制動系統(tǒng)的方案分析16-18
• 2.2 電子機械式制動系統(tǒng)的總體設計18-19
• 2.3 制動執(zhí)行機構控制單元設計19-28
• 2.3.1 制動執(zhí)行機構19-20
• 2.3.2 制動執(zhí)行器無刷直流電機的結構20-21
• 2.3.3 EMB內(nèi)無刷直流電機的工作原理21-23
• 2.3.4 無刷直流電機驅(qū)動電路結構設計23-28
• 2.3.4.1 無刷直流電機的三相電源23-26
• 2.3.4.2 無刷直流電機調(diào)制方式26-27
• 2.3.4.3 無刷直流電機控制器調(diào)速方案27-28
• 2.4 本章小結28-29
• 第三章 基于SMT32的電子機械制動系統(tǒng)EMB控制單元硬件設計29-49
• 3.1 EMB控制單元硬件系統(tǒng)總體結構29-30
• 3.2 EMB控制單元主控芯片30-31
• 3.2.1 芯片選型30
• 3.2.2 STM32F103xx的電源部分30-31
• 3.3 EMB主節(jié)點電子控制單元硬件設計31-41
• 3.3.1 STM32主控芯片電路設計31-32
• 3.3.2 CAN總線接口電路設計32-36
• 3.3.3 輪速計數(shù)脈沖采集電路設計36-41
• 3.3.3.1 信號調(diào)理電路設計36-37
• 3.3.3.2 邏輯電平轉(zhuǎn)換電路設計及方案選擇37-41
• 3.3.4 踏板傳感器ADC轉(zhuǎn)換電路設計41
• 3.4 EMB從節(jié)點電子控制單元硬件設計41-48
• 3.4.1 開關主硬件電路設計42-43
• 3.4.2 驅(qū)動硬件電路設計43-45
• 3.4.3 調(diào)制及轉(zhuǎn)向控制硬件電路設計45-48
• 3.4.3.1 轉(zhuǎn)子位置檢測46
• 3.4.3.2 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向檢測及控制46-47
• 3.4.3.3 過電流檢測電路47-48
• 3.5 本章小結48-49
• 第四章 電子機械式制動系統(tǒng)軟件設計49-72
• 4.1 行車電子機械制動系統(tǒng)主節(jié)點軟件結構49-51
• 4.2 行車電子機械制動系統(tǒng)從節(jié)點軟件結構51
• 4.3 發(fā)動機轉(zhuǎn)速測試軟件結構51-52
• 4.4 基于STM32嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)過程52-55
• 4.4.1 CAN總線網(wǎng)絡拓撲52-53
• 4.4.2 STM32處理器CAN模塊53-54
• 4.4.3 基于STM32嵌入式系統(tǒng)的軟件構架54-55
• 4.5 電子通訊網(wǎng)絡CAN總線設計55-68
• 4.5.1 建立控制策略55-57
• 4.5.2 建立通信協(xié)議57-61
• 4.5.2.1 剎車通信協(xié)議57-58
• 4.5.2.2 輪速通信協(xié)議58-59
• 4.5.2.3 自診斷通信協(xié)議59-60
• 4.5.2.4 從節(jié)點通信協(xié)議60-61
• 4.5.3 模塊程序編寫61-67
• 4.5.4 數(shù)據(jù)測量仿真67-68
• 4.6 控制算法68-71
• 4.6.1 制動力的影響因素68-69
• 4.6.2 模糊控制69-70
• 4.6.3 伺服控制系統(tǒng)70-71
• 4.7 本章小結71-72
• 第五章 結論72-76
• 5.1 控制器制動實驗72-74
• 5.2 總結與展望74-76
• 致謝76-77
• 參考文獻77-79
• 在學期間取得的與學位論文相關的研究成果79-80

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本文編號：1015201