毕业设计论文车辆ABS控制器设计.docx

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1、ABS控制器设计系部名称：专业班级：学生姓名：指导教师：职称：随着科学技术的进步和人们物质生活水平的提高，人类社会对汽车的安全性，特别是制动安全性能提出了越来越高的要求。汽车防抱死制动系统(ABS)是一种在制动时能够自动调节车轮制动力，防止车轮抱死以取得最佳制动效果的制动系统。该系统能够有效的缩短制动距离、提高制动时的方向稳定性，对汽车的行驶安全具有重要的意义。本文首先剖析了防抱死制动系统的控制原理，在此基础上详细介绍了ABS的结构以及各部分的作用和工作原理。同时对ABS控制算法进行了研究，选择了ABS控制器的硬件并设计了ABS控制器的软件。软件核心是单片机。随着功能技术和应用水平的提高，单片

2、机应用研究在ABS领域将进一步深入。本文研究了以高性能单片机为核心的ABS控制器的开发思路和设计方法。总之，研究结果可以看出逻辑门限值方法用于汽车防抱死制动系统不仅具有理论意义，而且具有实用价值，是一种简单、方便、具有较好操纵性、制动性，并且有较好适应性的方法。进一步的研究工作一定要继续开展下去。关键词：防抱死系统；dSPACE；滑移率；逻辑控制；制动ABSTRACTA1ongwiththeadvancementofscienceandtechno1ogyandtheimprovementofpeop1es1ivingstandards,thesafetyofhumansociety,espe

3、cia11yforautomobi1ebrakingsafetyperformanceisputforwardhigherrequest.Autoanti-1ockbrakingsystem(ABS)isabrakingwhichcanautomatica11yadjustthewhee1brakingforce,preventfromachievingthebestwhee11ockbrakingbrakesystem.Thissystemcaneffective1yshortenbrakingdistance,improvethedirectionofbrakingstabi1ity,it

4、hasanimportantsignificancetocars.Thispaperana1yzesthecontro1princip1eofABS,onthebasisofdetai1introducingthestructureandABSpartsandworkingprincip1e.ForABScontro1a1gorithmisstudied,andthechoiceofhardwareandthedesignofABScontro11erwasABScontro11ersoftware.Softwareisthecorechip.Withthefunctionofraisingt

5、he1eve1oftechno1ogyandapp1icationresearchonABS,microcomputerapp1icationfie1dswi11furtherresearcheontheperformance.ThisisthecoreofABScontro11erchipdeve1opmenttrainofthoughtanddesignmethod.Anyhow,theresu1tsoftheresearchcansee1ogicthresho1dmethodusedinautomobi1eanti-1ockbrakingsystemisnoton1yoftheoreti

6、ca1significanceandpractica1va1ue,isakindofsimp1e,convenientandhavebetterhand1ing,brake,andthemethodhasgoodadaptabi1ity.Furtherresearchwi11becontinueddoing.Keywords：ABS；dSPACE；S1idingRate；1ogiccontro11ing；Brake第1章绪论1.1 选题的目的、意义在汽车防抱死制动系统出现之前，汽车所用的都是开环制动系统。其特点是制动器制动力矩的大小仅与驾驶员的操纵力、制动力的分配调节以及制动器的尺寸和型式有关

7、。由于没有车轮运动状态的反馈信号，无法测知制动过程中车轮的速度和抱死情况，汽车就不可能据此调节轮缸或气室制动压力的大小。因此在紧急制动时，不可避免地出现车轮在地面上抱死拖滑的现象。当车轮抱死时，地面的侧向附着性能很差，所能提供的侧向附着力很小，汽车在受到任何微小外力的作用下就会出现方向失稳问题，极易发生交通事故。在潮湿路面或冰雪路面上制动时，这种方向失稳的现象会更加严重。汽车防抱死制动系统(Anti-1ockBrakingSystem简称ABS)的出现从根本上解决了汽车在制动过程中的车轮抱死问题。它的基本功能就是通过传感器感知车轮每一瞬时的运动状态，并根据其运动状态相应地调节制动器制动力矩的大

8、小以避免出现车轮的抱死现象，因而是一个闭环制动系统。它是电子控制技术在汽车上最有成就的应用项目之一，汽车制动防抱死系统可使汽车在制动时维持方向稳定性和缩短制动距离，有效提高行车的安全性。随着世界经济全球化的日益发展，市场竞争日趋激烈，尤其是在我国加入世贸组织之后，汽车行业面临前所未有的挑战和机遇。提高汽车整车和零配件的国产化，赶超世界先进水平，是国人的共同愿望。在产品设计水平的提高，开发周期的缩短、生产成本的降低等各个方面，都有我们广大机械和汽车行业的研究人员亟待解决的问题。近年来，随着我国汽车工业的大规模投资及国内汽车工业与国外汽车工业的合资得到迅速发展，汽车产量大幅度增加。而另一方面我国公

9、路交通基础设施建设虽然得到了各级政府的大力支持，但总的趋势仍然是车流量和车辆密度不断增加，道路交通安全事故也随之增加。为了有效减少交通事故，必须在车辆上加装ABS系统。我国的ABS技术研制工作开始于上世纪80年代中期，落后欧美几十年，加强ABS技术的研究和应用，完善汽车的主动安全性能，对于我们发展汽车及其相关行业和保护人身安全是具有现实意义的。1.2 ABS技术的国内外发展现状1920年ABS技术由英国人霍纳摩尔研制成功，并申请了专利。1936年，德国博世公司(BoSCH)申请一项电液控制的ABS装置专利，促进了ABS技术在汽车上的应用。汽车上开始使用ABS始于1950年代中期福特汽车公司，第

10、二次世界大战以后，成功开发了飞机用ABS并成为飞机的标准装置，1954年福特汽车公司在林肯车上装用法国航空公司的ABS装置，这种ABS装置控制部分采用机械式，结构复杂，功能相对单一，只有在特定车辆和工况下防抱死才有效，因此制动效果并不理想。机械结构复杂使ABS装置的可靠性差、控制精度低、价格偏高。ABS技术在汽车上的推广应用举步艰难。直到70年代后期，由于电子技术迅猛发展，为ABS技术在汽车上应用提供了可靠的技术支持。ABS控制部分采用了电子控制，其反应速度、控制精度和可靠性都显著提高，制动效果也明显改善，同时其体积逐步变小，质量逐步减轻，控制与诊断功能不断增强，价格也逐渐降低。这段时期许多家

11、公司都相继研制了形式多样的ABS装置。进入90年代后，ABS技术不断发展成熟，控制精度、控制功能不断完善。现在发达国家已广泛采用ABS技术，ABS装置已成为汽车的必要装备。北美和西欧的各类客车和轻型货车ABS的装备率已达90%以上，轿车ABS的装备率在60%左右，运送危险品的货车ABS的装备率为100%。ABS装置制造商主要有：德国博世公司（BOSCH）,欧、美、日、韩国车采用最多；美国德科公司（DE1CO）,美国通用及韩国大宇汽车采用；美国本迪克斯公司（BENDIX）,美国克莱斯勒汽车采用；还有德国戴维斯公司（TEVES）、德国瓦布科（WABCO）、美国凯尔西海斯公（KE1SEYHAYES）

12、等，这些公司的ABS产品都在广泛地应用，而且还在不断发展、更新和换代。近年来，ABS技术在我国也正在推广和应用，1999年我国制定的国家强制性标准GB12676-1999汽车制动系统结构、性能和试验方法中已把装用ABS作为强制性法规。此后一汽大众、二汽富康、上海大众、重庆长安、上海通用等均开始采用ABS技术，但这些ABS装置我国均没有自主的知识产权。国内研究ABS主要有东风汽车公司、交通部重庆公路研究所、济南捷特汽车电子研究所、清华大学、西安交通大学、吉林大学、华南理工大学、合肥工业大学等单位,虽然起步较晚，也取得了一些成果。在气压ABS方面，国内企业包括东风电子科技股份有限公司、重庆聚能、广

13、东科密等都已形成了一定的生产规模。液压ABS由于技术难度大，国外技术封锁严密，国内企业暂时不能独立生产，但在液压ABS方面也在做自主研发，力图突破国外跨国公司的技术壁垒，己经取得了一些新的进展和突破。如清华大学和浙江亚太等承担的汽车液压防抱死制动系统（ABS）“九五”国家科技攻关课题，在ABS控制理论与方法、电子控制单元、液压控制单元、开发装置和匹配方法等关键技术方面均取得了重大成果。采用的耗散功率理论，避免了传统的逻辑门限值研究方法的局限性，取得了理论上的突破，研发ABS成功且进入产业化、批量生产阶段。其试样在南京IVECO轻型客车上匹配使用全面达到了国家标准GB12676-1999和欧洲法

14、规EECRI3的要求。这对振兴我国汽车工业与汽车零部件业具有划时代意义，标志着我国汽车液压ABS国产化已迈出坚实的一步。同时合肥工业大学也研制出国内具有自主知识产权的液压制动电子防抱系统，率先在HF6700轻型汽车上匹配使用获得成功。国内液压ABS技术含量与国外虽有一定的差距，但在政府的大力支持和国内丰富的人力资源配合下，相信国内可以在较短的时间内在ABS技术某些领域赶超国际水平。1.3 本文的主要研究内容本文的主要内容包括四部分：对ABS控制器的硬件进行合适的选择，ABS的软件设计，ABS控制算法的研究，利用dSPACE实验仿真部分。1.4 ABS技术发展的最新成果和未来发展方向进入上世纪9

15、0年代以来ABS控制器已普遍采用16位单片机为CPU,除本身朝着集成化、低价格、大批量的方向发展外，还在原系统基础上进行了扩展。20世纪80年代中后期，驱动防滑控制系统是ASR得到了发展，它能够防止汽车在驱动过程中(特别是起步、加速、转弯等过程)防止驱动轮发生滑转，使汽车在驱动过程中的方向稳定性、转向操纵能力和加速性等也都得到提。它是伴随着汽车制动防抱死系统的产品化发展起来的，实质上是ABS基本思想在驱动领域的发展和推广。利用原有的ABS系统，只增加部分控制系统和相应的软件，就可以实现防滑控制功能，使性价比大大提高。ABS从出现到广泛应用于汽车上，经历了近半个世纪，到目前为止ABS的总体结构方

16、案已趋于成熟，但汽车制动安全技术目前仍是汽车技术的一个热点，在该技术领域，未来的研究方向和发展趋势集中在如下几个方面：(1)提高ABS控制方法的自适应性和系统的可靠性，从而进一步提高整车的安全性能。虽然ABS已经作为一项成熟的技术得到广泛的应用，但在控制方法上一直没有取得较大的突破。目前得到广泛应用的是采用门限值控制算法的ABS。其缺点是控制逻辑比较复杂，调试困难。开发完成的ABS装置对各类车型的互换性不好。随着传感器技术和车用微机控制技术的发展，采用各种现代控制算法的ABS研究是目前的研究热科，以使ABS的性能更加完善。(2)汽车动态控制系统VDC。VDC(VehiC1eDynamicsCOntrO1)系统又称ESP系统(E1ectronicStabi1ityPrOgram),是把ABS/ASR与电子全控式(或半控式)悬挂、电子控制四轮转向、电子控制液压转向、电子控制自动变速器等在功能、结构上有机地结合起来，保证汽车行驶的方向稳定性和良好的动态