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汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)CAN總線通信研究.doc

發(fā)布時(shí)間:2016-06-29 13:03

  本文關(guān)鍵詞:汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)CAN總線通信研究,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。


網(wǎng)友小博士近日為您收集整理了關(guān)于汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)CAN總線通信研究的文檔,,希望對(duì)您的工作和學(xué)習(xí)有所幫助。以下是文檔介紹:汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)CAN總線通信研究第一章緒論1.1汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的研究意義汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)可由電子制動(dòng)踏板、中心控制器、執(zhí)行器和執(zhí)行器控制器,以及現(xiàn)場(chǎng)總線組成[4]。汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的工作原理圖如圖1.1所示。汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)工作時(shí),如圖1.1所示,中心控制單元根據(jù)電子制動(dòng)踏板傳感器和車輪轉(zhuǎn)速傳感器采集的信號(hào)通過(guò)控制算法計(jì)算出目標(biāo)制動(dòng)力,然后通過(guò)CAN總線傳送到各個(gè)制動(dòng)機(jī)構(gòu)控制器,EMB控制器根據(jù)目標(biāo)制動(dòng)力發(fā)送PWM脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī),直流電機(jī)通過(guò)減速增扭機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)換向裝置作用在制動(dòng)鉗上,使制動(dòng)鉗壓緊制動(dòng)盤,同時(shí)EMB控制器通過(guò)壓力傳感器、電流傳感器和霍爾位置傳感器采集反饋信號(hào)構(gòu)成三環(huán)控制系統(tǒng)使制動(dòng)壓力得到精確的控制[5-9]。電子制動(dòng)踏板的意義在于將駕駛員的制動(dòng)意圖轉(zhuǎn)換為中心控制器能識(shí)別的電信號(hào),其包括制動(dòng)踏板、踏板位移傳感器和踏板支撐[10]。中心控制器是整個(gè)電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的核心部件,它的主要任務(wù)有:1.檢測(cè)電子踏板信號(hào);2.根據(jù)檢測(cè)的信號(hào)計(jì)算目標(biāo)制動(dòng)力;3.通過(guò)控制器局域?qū)⒛繕?biāo)制動(dòng)力發(fā)送到分布在汽車四個(gè)車輪的執(zhí)行器控制器。執(zhí)行器和執(zhí)行器控制器通常以一體式系統(tǒng)出現(xiàn),執(zhí)行器控制器接收到中心控制器的目標(biāo)制動(dòng)力后,通過(guò)內(nèi)部控制算法轉(zhuǎn)換為PWM信號(hào)輸出。執(zhí)行器由無(wú)刷直流電機(jī)和增力換向機(jī)構(gòu)組成,執(zhí)行器控制器輸出的PWM信號(hào)作為電機(jī)的控制信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)扭轉(zhuǎn)力矩的控制。同時(shí)執(zhí)行器控制器采集電機(jī)電流和轉(zhuǎn)速,以及壓盤的制動(dòng)壓力形成閉環(huán)控制?偩通常采用串行異步通信的方式,這樣可以減小控制器的接口使用和硬件成本,各控制器以節(jié)點(diǎn)的形式掛接在總線上進(jìn)行信息交互,目前車載總線有CAN總線和FlexRay總線,主要用于通信速率要求較高的車輛動(dòng)力系統(tǒng)、車身系統(tǒng)和底盤系統(tǒng);成本較低的LIN總線,通常作為CAN總線的延伸,用于對(duì)通信速率要求較低的車身電子系統(tǒng),如門窗、雨刷等控制系統(tǒng);環(huán)形拓展的MOST總線主要用于娛樂(lè)通信系統(tǒng)[11,12]。1.2國(guó)內(nèi)外汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)最早是針對(duì)飛機(jī)的制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行研發(fā),1982年,美國(guó)的LoralAircraftBrakingSystems在一架A-10飛機(jī)上裝載了全電制動(dòng)系統(tǒng),并成功完成了實(shí)驗(yàn)測(cè)試,當(dāng)時(shí)的電子控制技術(shù)還不能保證其性能穩(wěn)定,隨后的研發(fā)工作主要針對(duì)飛機(jī)電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行,直到2000年,電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)施商用應(yīng)用計(jì)劃[22]。隨著汽車車速的不斷提升,汽車傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)越來(lái)越不能滿足汽車對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)性能的要求,于是電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用成為了汽車制造商的研究重點(diǎn)。在國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家,如美國(guó)、法國(guó)、德國(guó)等,在電子控制技術(shù)方面較我國(guó)發(fā)展的較早和成熟,關(guān)于汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的研發(fā)開始的較早,主要研究控制算法和機(jī)電一體式制動(dòng)執(zhí)行器兩個(gè)方向,一些公司申請(qǐng)和公布了部分自己的專利,如德國(guó)的***公司、西門子公司和大陸特維斯公司,各公司研發(fā)的執(zhí)行器樣機(jī)[23]如圖1.3所示。目前,汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的控制和執(zhí)行器性能還有待提升,其只是在一些樣車和概念車上裝車試驗(yàn),如大眾公司開發(fā)的生物納米概念車Nanospyder,起亞公司開發(fā)的生物電池概念車Sandstorm,本田公司開發(fā)的納米燃料電池概念車Acura,2007年米其林公司推出的Hy-light概念車,法國(guó)雪鐵龍2008年公布的C5樣車[24]。第二章汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)CAN應(yīng)用方案制定2.1汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的功能分析汽車在實(shí)際的道路行駛時(shí)會(huì)遇到各種狀況,汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)至少應(yīng)具有以下3種功能需求:1.在緊急情況或路面附著條件差的情況下制動(dòng)時(shí),車輪容易因?yàn)橹苿?dòng)力過(guò)大而抱死,汽車前輪抱死會(huì)使汽車喪失轉(zhuǎn)向能力,后輪抱死會(huì)使汽車在很小的橫向力作用下就會(huì)出現(xiàn)側(cè)滑,這就要求汽車制動(dòng)系統(tǒng)具有防抱死(ABS)功能;2.汽車在附著系數(shù)很小的路面起步、加速時(shí)很容易出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)車輪滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象,車輪滑轉(zhuǎn)會(huì)使輪胎和路面間的附著系數(shù)進(jìn)一步降低,以致汽車驅(qū)動(dòng)力很小而無(wú)法驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn),可以采取減小發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和控制制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)力來(lái)降低驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)力,這要求汽車制動(dòng)系統(tǒng)具有防滑控制(ASR)功能;3.常規(guī)情況下,車輪非抱死情況下的制動(dòng)功能。汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)中的CAN總線應(yīng)用的研發(fā)初期,首先要根據(jù)汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能分析并制定通信方案,通信方案包括確定CAN節(jié)點(diǎn)的數(shù)量、構(gòu)建絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、分配節(jié)點(diǎn)地址和名字、分配節(jié)點(diǎn)收發(fā)的報(bào)文等[39]。因此,本章先進(jìn)行汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的功能分析,然后再進(jìn)行CAN通信方案的制定。2.2汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)ABS原理及功能實(shí)現(xiàn)縱向附著系數(shù)先隨著滑移率的增大而急劇上升,在達(dá)到一個(gè)峰值之后,隨著滑移率的增加縱向附著系數(shù)反而減小了;橫向附著系數(shù)隨著滑移率的增加而急劇減小,在車輪抱死的情況下,即滑移率為100%時(shí),幾乎沒(méi)有橫向附著系數(shù),這樣汽車將失去方向穩(wěn)定性和操縱穩(wěn)定性。如果能將滑移率控制在15%至30%之間,可以獲得較大的縱向附著系數(shù)和的橫向附著系數(shù)[41]。目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于汽車防抱死系統(tǒng)的控制算法研究有很多,主要有邏輯門限控制法、滑移率PID控制法、最優(yōu)控制法和模糊控制法等,還有將幾種控制算法取長(zhǎng)補(bǔ)短結(jié)合使用的綜合控制算法。邏輯門限控制方法是目前占領(lǐng)防抱死控制算法市場(chǎng)的一種方法,主要是因?yàn)槠涑杀镜颓铱刂菩Ч^好。其工作原理是以車輪角加、減速度作為主要的控制參數(shù),并輔以參考滑移率門限。制動(dòng)初始階段,制動(dòng)器處于加壓階段,汽車車輪的角速度減小,車輪的角減速度增加,當(dāng)車輪的角減速度增加到其門限值-a時(shí),制動(dòng)器進(jìn)入保壓階段。車輪速度繼續(xù)下降,此時(shí)以輔助門限作為判斷條件,當(dāng)車輪的參考滑移率大于門限滑移率時(shí),進(jìn)入減壓階段。此時(shí)車輪的速度會(huì)接著減小直到車輪角加速度變?yōu)檎?然后車輪轉(zhuǎn)速逐漸增加,車輪角加速度逐漸增大,當(dāng)車輪角加速度大于+a門限時(shí)增壓。此后循環(huán)增壓、減壓和保壓的過(guò)程[42]。第三章汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)CAN絡(luò)離線仿真3.1CANoe軟件簡(jiǎn)介......263.2汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)高速CAN絡(luò)離線仿真.......263.2.1利用CANdb++Editor建立數(shù)據(jù)庫(kù)......273.2.2建立通信仿真圖..........313.2.3基于CAPL工具的系統(tǒng)仿真編程.........323.2.4仿真結(jié)果分析.......343.3電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)子離線仿真......363.4本章小結(jié)....41第四章汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)CAN節(jié)點(diǎn)硬件4.1芯片選型....424.2中心控制節(jié)點(diǎn)硬件電路原理圖設(shè)計(jì)..........444.3制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)控制節(jié)點(diǎn)硬件電路原理圖設(shè)計(jì).......514.3.1MC56F8036芯片的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì).........524.3.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路原理圖設(shè)計(jì)........564.4本章小結(jié)....58第五章汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)CAN節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)5.1MSCAN控制器初始化.........615.2MSCAN控制器發(fā)送模塊設(shè)計(jì)....675.3MSCAN控制器接收模塊設(shè)計(jì)....71

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本文編號(hào):63285

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