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轿车电子稳定性控制系统的硬件在回路试验台架

阅读:733发布:2020-05-13

专利汇可以提供轿车电子稳定性控制系统的硬件在回路试验台架专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种轿车 电子 稳定性 控制系统的 硬件 在回路试验台架。该试验台架是由电子控制装置和液压控制装置两部分组成。电子控制装置主要由主机(24)、目标机(23)、 数据采集 卡(22)、自制 电路 板(21)、电子 油 门 (29)、四个 制动 分 泵 压 力 传感器 (30、14、17、28),转向盘转 角 传感器(3),主缸 压力传感器 (5)和制动 踏板 开关 (8)组成。液压控制装置主要由四个 制动钳 支架 及 摩擦片 (1、12、19、26),四个制动分泵(2、11、20、25), 制动主缸 (6)和液压调节器(16)组成。本试验台架可以对ESP的原理及特性进行测试与研究;为各种控制逻辑的探索提供试验条件;可以减少实车道路试验的次数和 费用 。,下面是轿车电子稳定性控制系统的硬件在回路试验台架专利的具体信息内容。

1.一种轿车电子稳定性控制系统的硬件在回路试验台架,其特征在于:该轿车电子稳定 性控制系统的硬件在回路试验台架是由电子控制装置和液压控制装置两部分组成;
所述的电子控制装置主要是由固定在制动(2)、制动分泵(11)、制动分泵(20)、 制动分泵(25)上的制动分泵压传感器(30),制动分泵压力传感器(14),制动分泵压力 传感器(17),制动分泵压力传感器(28),固定在转向盘转向柱上的转向盘转传感器(3), 固定在制动主缸(6)上的主缸压力传感器(5),固定在和制动主缸(6)活塞杆相接触的真 空助力器(7)控制推杆上的制动踏板开关(8),固定在试验台架安装台面上的电子 (29),放在电脑桌上的自制电路板(21),数据采集卡(22),由主机(24)下载所需模型的目 标机(23),装有用Matlab/Simulink建立的整车模型、发动机模型、传动系模型、轮胎模型、 制动模以及控制器模块的并将试验台架所需模型生成实时运行代码的主机(24)组成;
主机(24)与目标机(23)利用串口RS232总线连接,数据采集卡(22)与目标机(23)用信号 线(15)连接,自制电路板(21)与数据采集卡(22)也用信号线(15)连接,电子油门(29) 一个输出口与自制电路板(21)一个信号接口用信号线(15)连接,电子油门(29)另一个输 入口与自制电路板(21)另一个信号接口用信号线(15)连接,制动分泵压力传感器(30), 制动分泵压力传感器(14),制动分泵压力传感器(17),制动分泵压力传感器(28),转向 盘转角传感器(3),主缸压力传感器(5)和制动踏板开关(8)的各输出端与自制电路板(21) 的相应信号接口均用信号线(15)连接;
所述的液压控制装置主要是由通过特制的支撑座固定在试验台架安装台面上的制动钳 支架摩擦片(1),制动钳支架及摩擦片(12),制动钳支架及摩擦片(19),制动钳支架及 摩擦片(26),分别用制动管路(10)和制动钳支架及摩擦片(1、12、19、26)连接的制动 分泵(2),制动分泵(11),制动分泵(20),制动分泵(25),通过特制的支撑座固定在试 验台架安装台面上的制动主缸(6)和通过特制的支撑座固定在试验台架安装台面上的液压 调节器(16)组成;
制动主缸(6)的两个出油口用制动管路(10)与液压调节器(16)上的两个入油口连 接,分别用制动管路(10)将液压调节器(16)上的四个出油口与制动分泵(2),制动分泵 (11),制动分泵(20),制动分泵(25)连接;
所述的电子控制装置和液压控制装置之间是用信号线(15)将液压调节器(16)电磁线 圈与自制电路板(21)的相应信号接口连接来实现两个控制装置的整体组合。
2.按照权利要求1所述的轿车电子稳定性控制系统的硬件在回路试验台架,其特征在于: 所述的轿车电子稳定性控制系统的硬件在回路试验台架既可选用制动钳支架及摩擦片(1) 与制动盘(31),制动钳支架及摩擦片(12)与制动盘(13),制动钳支架及摩擦片(19)与 制动盘(18),制动钳支架及摩擦片(26)与制动盘(27)配合使用的盘式制动器,也可选 用两个前轮采用盘式制动器,两个后轮采用鼓式制动器
3.按照权利要求1或2所述的轿车电子稳定性控制系统的硬件在回路试验台架,其特征 在于:所述的电子控制装置中所选用的自制电路板(21)是由将来自制动分泵压力传感器(30、 14、17、28),转向盘转角传感器(3),主缸压力传感器(5)和制动踏板开关(8)的信号 进行滤波与电压放大的信号处理电路;将来自数据采集卡(22)的信号进行功率放大的电磁阀 驱动电路和将来自数据采集卡(22)的信号进行功率放大的电子油门驱动电路三部分互不关 联的安装在同一块板子上的处理电路组成;
所述的信号处理电路是由电池、三端稳压器、仪用放大器、三个通用放大器和可调稳 压器组成;蓄电池有两个输出端,其一个输出端与三端稳压器、第一通用放大器依次用信号 线15串联连接,蓄电池第二个输出端与可调稳压器、第二通用放大器、第三通用放大器、 第一通用放大器依次用信号线15串联连接;仪用放大器一输入端和一个制动分泵压力传感 器用信号线(15)连接,仪用放大器一输出端用信号线15与第一通用放大器另一输入端连 接,仪用放大器另一输入端用信号线15与三端稳压器一输出端连接,第三通用放大器另一 输出端与数据采集卡(22)用信号线(15)连接;
所述的电磁阀驱动电路和电子油门驱动电路,两电路各自主要由大功率达林顿管组成, 两电路一端用信号线(15)与数据采集卡(22)相应信号接口连接,另一端分别与液压调节器 (16)的电磁线圈和电子油门(29)的输入接口用信号线(15)连接。

说明书全文

技术领域

发明涉及一种汽车主动安全行驶控制系统的硬件在回路的实验装置,尤其是涉及一种 轿车电子稳定性控制系统的硬件在回路试验台架

背景技术

电子稳定性控制系统是汽车主动安全技术的重要突破,其集成了制动防抱死控制系统 (ABS)和驱动防滑转控制系统(ASR)的基本功能,能在短时间内识别出车辆的不稳定趋势, 并利用智能化的电子控制方案,让汽车的传动系统制动系统产生准确的响应,及时恰当地 消除这些不稳定行驶趋势,使汽车保持在所期望的行驶路线上。世界上能够独立开发并生产 电子稳定性控制系统(ESP)的公司并不多,并且这些公司对外只提供电子稳定性控制系统 (ESP)的总成产品。对电子稳定性控制系统(ESP)模型设计的参数一直处于保密状态,无 公开的文献可查。同时,我国加入世界贸易组织使得国内企业面临非常严峻的挑战,特别是 与国外差距较大的汽车零部件生产企业。因此,能够自主研究和开发电子稳定性控制系统 (ESP)的技术和产品是十分必要的。这可以从两方面来考虑,首先,作为技术储备证明我 国企业有自主开发的能以迫使供应商降价以此减轻对国内企业的冲击。其次,可以加深对 电子稳定性控制系统(ESP)的工作原理、技术关键和试验标准的了解。在供应商的配套件 进厂组装之前可以有一套自有的严格的验收标准,以确定配套产品的性能,尽可能减少由于 配套产品质量问题造成的经济损失。而我们研究和开发的电子稳定性控制系统的硬件在回路 试验台架恰恰是研究电子稳定性控制系统(ESP)的必备手段,通过电子稳定性控制系统的 硬件在回路试验台架我们可以在一定程度上掌握电子稳定性控制系统(ESP)的工作原理、 技术关键和试验标准。同时为我国的企业和科研机构在进行电子稳定性控制系统(ESP)与 电子稳定性控制系统的硬件在回路试验台架这两方面的研究工作打下良好的基础
目前国内在电子稳定性控制系统(ESP)这方面的研究很少,起步也较晚。专利文献的 检索也表明这一点,相关的专利文献有:同济大学新能源汽车工程中心提出的名称为“汽车 电子稳定控制系统”的专利申请,其申请号为02266313.4,公开号为CN2602978Y,申请日 为2002.08.14;上海汇众汽车制造有限公司提出的“汽车电子稳定控制系统的液压执行机构” 的专利申请,其申请号为200520038787.7,公开号为CN2763145Y,申请日为2005.01.07。 同济大学新能源汽车工程中心的“汽车电子稳定控制系统”主要是用轮边电机代替原来的液 压制动系统进行制动和驱动。同时把轮边电机和轮胎集成在一起。上海汇众汽车制造有限公 司的“汽车电子稳定控制系统的液压执行机构”主要是用一个低频二位四通电磁代替两个 二位二通电磁阀和用一个高频二位四通电磁阀代替两个二位二通电磁阀。这样可以减少电磁 阀的数目、简化设计结构、降低设计难度。其它的专利文献主要研究重点是在控制算法上, 还没有查到有关电子稳定性控制系统的硬件在回路试验台架的专利文献,目前电子稳定性控 制系统的硬件在回路试验台架在国内还属空白,无人问津。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种汽车主动安全行驶控制系统的硬件在回路试验 装置,尤其是涉及一种研究、检测与开发汽车主动安全行驶控制系统的轿车电子稳定性控制 系统的硬件在回路试验台架。
参阅图1,为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案,该轿车电子稳定性控制系 统的硬件在回路试验台架是由电子控制装置和液压控制装置两部分组成。
所述的电子控制装置主要是由固定在四个制动分上的四个制动分泵压力传感器,固定 在转向盘转向柱上的转向盘转传感器,固定在制动主缸上的主缸压力传感器,固定在制动 主缸真空助力器控制阀推杆上的制动踏板开关,固定在试验台架安装台面上的电子,放 在电脑桌上的自制电路板,数据采集卡,由主机下载所需模型的目标机,装有用 Matlab/Simulink建立的整车模型、发动机模型、传动系模型、轮胎模型、制动模以及控 制器模块的将试验台架所需模型生成实时运行代码的主机组成。
主机与目标机利用串口RS232总线连接,数据采集卡与目标机用信号线连接,自制电路 板与数据采集卡也用信号线连接,电子油门一个输出口与自制电路板一个信号接口用信号线 连接,电子油门另一个输入接口与自制电路板另一个信号接口用信号线连接,四个制动分泵 压力传感器,转向盘转角传感器,主缸压力传感器和制动踏板开关的各输出端均用信号线与 自制电路板的相应信号接口连接。
所述的液压控制装置主要是由通过特制的支撑座固定在试验台架安装台面上的四个制 动钳支架摩擦片,分别用制动管路和四个制动钳支架及摩擦片连接的四个制动分泵,通过 特制的支撑座固定在试验台架安装台面上的制动主缸和通过特制的支撑座固定在试验台架 安装台面上的液压调节器组成。
制动主缸的两个出油口用制动管路与液压调节器上的两个入油口连接,液压调节器上的 四个出油口分别用制动管路与四个制动分泵连接。
所述的电子控制装置和液压控制装置之间是用信号线将液压调节器电磁线圈与自制电 路板的相应信号接口连接来实现两个控制装置的整体组合。
轿车电子稳定性控制系统的硬件在回路试验台架技术方案所述的轿车电子稳定性控制 系统的硬件在回路试验台架既可选用四对制动钳支架及摩擦片与制动盘配合使用的盘式制 动器,也可选用两个前轮采用盘式制动器,两个后轮采用鼓式制动器
轿车电子稳定性控制系统的硬件在回路试验台架技术方案所述的电子控制装置中所选 用的自制电路板是由将来自四个制动分泵压力传感器,转向盘转角传感器,主缸压力传感器 和制动踏板开关的信号进行滤波与电压放大的信号处理电路;将来自数据采集卡的信号进行 功率放大的电磁阀驱动电路和将来自数据采集卡的信号进行功率放大的电子油门驱动电路 三部分互不关联的安装在同一块板子上的处理电路组成。
所述的信号处理电路是由电池、三端稳压器、仪用放大器、三个通用放大器和可调稳 压器组成;蓄电池有两个输出端,其一个输出端与三端稳压器、第一通用放大器依次用信号 线串联连接,蓄电池第二个输出端与可调稳压器、第二通用放大器、第三通用放大器、第一 通用放大器依次用信号线串联连接;仪用放大器一输入端和一个制动分泵压力传感器用信号 线(15)连接,仪用放大器一输出端用信号线15与第一通用放大器另一输入端连接,仪用 放大器另一输入端用信号线15与三端稳压器一输出端连接,第三通用放大器另一输出端与 数据采集卡相应信号接口用信号线连接。
所述的电磁阀驱动电路和电子油门驱动电路,两电路各自主要由大功率达林顿管组成, 两电路一端用信号线与数据采集卡相应信号接口连接,另一端用信号线分别与液压调节器的 电磁线圈和电子油门的输入接口连接。
本发明的有益效果:
1.本轿车电子稳定性控制系统的硬件在回路试验台架可以对汽车制动防抱死控制系统 (ABS)、汽车驱动防滑控制系统(ASR)和汽车电子稳定性控制系统(ESP)的控制算法进行 研究。
通过数据采集卡采集的各制动分泵压力传感器和转向盘转角传感器的信号,控制器模块 计算得出名义的车辆横摆角速度、名义的车辆质心侧偏角,控制器模块接收实际的车辆横摆 角速度和实际的车辆质心侧偏角的值,根据横摆角速度差值和侧偏角差值,利用相应的控制 算法产生回正横摆力矩,根据相应的控制策略对车轮进行制动,对各种控制算法进行比较分 析。
2.本轿车电子稳定性控制系统的硬件在回路试验台架可以对电子稳定性控制系统(ESP) 控制逻辑进行研究设计。
电子稳定性控制系统(ESP)控制逻辑的设计在电子稳定性控制系统(ESP)研究有着至 关重要的作用。轿车电子稳定性控制系统的硬件在回路试验台架建成后可以进行电子稳定性 控制系统(ESP)逻辑的分析与设计,以及利用硬件在回路仿真环境验证逻辑的可行性和有 效性,给出电子稳定性控制系统(ESP)参数匹配的初始值,也可以为各种控制逻辑的探索 性研究提供试验条件。
3.本轿车电子稳定性控制系统的硬件在回路试验台架可以检验汽车操纵稳定性系统的 动力学仿真。
4.本轿车电子稳定性控制系统的硬件在回路试验台架可以对其他电子稳定性控制系统 (ESP)产品的电子控制装置和液压控制装置进行分析和评价。
可将其他电子稳定性控制系统(ESP)产品嵌入硬件在回路试验台架中,对其他电子稳 定性控制系统(ESP)产品的控制逻辑、控制策略进行初步的分析,通过硬件在回路试验所 得的试验结果,对电子稳定性控制系统(ESP)的性能进行总体的评价。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明:
图1是轿车电子稳定性控制系统的硬件在回路试验台架的结构原理示意图;
图2是轿车电子稳定性控制系统的硬件在回路试验台架的流程图
图3是轿车电子稳定性控制系统的硬件在回路试验台架的车辆动力学模型流程框图
图4是轿车电子稳定性控制系统的硬件在回路试验台架的电路框图;
图5是轿车电子稳定性控制系统的硬件在回路试验台架压力传感器信号处理电路框图;
图中:1.制动钳支架及摩擦片,2.制动分泵,3.转向盘转角传感器,4.转向盘,5.主缸 压力传感器,6.制动主缸,7.真空助力器,8.制动踏板开关,9.制动踏板,10.制动管路, 11.制动分泵,12.制动钳支架及摩擦片,13.制动盘,14.制动分泵压力传感器,15.信号线, 16.液压调节器,17.制动分泵压力传感器,18.制动盘,19.制动钳支架及摩擦片,20.制动 分泵,21.自制电路板,22.数据采集卡,23.目标机,24.主机,25.制动分泵,26.制动钳支 架及摩擦片,27.制动盘,28.制动分泵压力传感器,29.电子油门,30.制动分泵压力传感器, 31.制动盘。

具体实施方式

参阅图1,本发明有多种实施方式,现以汽车四轮均为盘式制动器和液压控制装置中液 压回路是采用对角线双回路布置方式为例来说明轿车电子稳定性控制系统的硬件在回路试 验台架的具体实施方式。轿车电子稳定性控制系统的硬件在回路试验台架是由电子控制装置 和液压控制装置两部分组成。整个试验台架成台式结构,即先用型焊接成一个支架,然后 将已做好的支架放在实验室的地面上,再在支架上放置一个工作平台,即提供一个可以在其 上安装所需零部件的安装台面。主机24与目标机23用RS232串口总线连接,目标机23与 数据采集卡22用信号线15连接,数据采集卡22与自制电路板21也用信号线15连接,连 接好后三者共同放置在电脑桌上。其它的零部件都安装在工作平台上。其它零部件在工作平 台上的安装或分布位置和图1所表示的各零部件位置关系基本相同。首先将成对间隙配合使 用的(车轮制动器)制动钳支架及摩擦片1与制动盘31、制动钳支架及摩擦片12与制动盘 13、制动钳支架及摩擦片19与制动盘18、制动钳支架及摩擦片26与制动盘27通过特制的 支撑座安装在试验台架工作平台上的四角处。然后,通过制动管路10分别将制动分泵2和 制动钳支架及摩擦片1、制动分泵11和制动钳支架及摩擦片12、制动分泵20和制动钳支架 及摩擦片19、制动分泵25和制动钳支架及摩擦片26连接。将制动主缸6通过特制的支撑座 安装在试验台架工作平台上的中间部位偏上的位置,将安装有转向盘4的转向柱通过特制的 支撑座安装在制动主缸6与制动盘31之间的试验台架工作平台上,将液压调节器16通过特 制的支撑座安装在制动主缸6下方的试验台架工作平台上。再用制动管路10将制动主缸6 的两个出油口与液压调节器16的两个进油口连接,用制动管路10将液压调节器16的四个 出油口分别与制动分泵2、制动分泵11、制动分泵20和制动分泵25相连接。液压控制装置 安装完毕后,在此基础上来安装电子控制装置。
将制动分泵压力传感器30、制动分泵压力传感器14、制动分泵压力传感器17和制动分 泵压力传感器28通过螺纹固定在制动分泵2、制动分泵11、制动分泵20和制动分泵25上。 将转向盘转角传感器3固定在装有转向盘4的转向柱上,将主缸压力传感器5通过螺纹固定 在制动主缸6上,将真空助力器7固定在制动主缸6的上端,将制动踏板9固定在真空助力 器7控制阀的推杆上,将制动踏板开关8固定在真空助力器7控制阀的推杆上,将电子油门 29通过特制的支撑座安装在试验台架工作平台上。用信号线15将制动分泵压力传感器30、 制动分泵压力传感器14、制动分泵压力传感器17和制动分泵压力传感器28的输出端分别与 自制电路板21的相应信号接口连接;用信号线15将转向盘转角传感器3、主缸压力传感器 5和制动踏板开关8的各输出端与自制电路板21的相应信号接口连接。用信号线15将电子 油门29的一个输出端与自制电路板21的相应信号接口连接,用信号线15将电子油门29的 一个输入端与自制电路板21的相应信号接口连接。
最后用信号线15将液压调节器16的电磁线圈与自制电路板21的相应信号接口连接, 实现电子控制装置和液压控制装置的整体组合。
因为主机24已与目标机23用RS232串口总线连接,目标机23已与数据采集卡22用信 号线15连接,数据采集卡22已与自制电路板21也用信号线15连接,连接好后三者共同放 置在电脑桌上。所以一台完整的轿车电子稳定性控制系统的硬件在回路试验台架实施完成。
当轿车电子稳定性控制系统的硬件在回路试验台架选用两个前轮采用盘式制动器,两个 后轮采用鼓式制动器的技术方案时,那么,在生产或组装试验台架时把两个后轮采用的制动 器由盘式制动器换成鼓式制动器即可,其他所采用的零部件、各零部件的安装位置和各零部 件的连接关系不变。
轿车电子稳定性控制系统的硬件在回路试验台架技术方案所述液压控制装置的液压回 路是采用对角线双回路布置方式,是指制动主缸6两出油口通过制动管路10和液压调节器 16两入油口连接,由于液压调节器16四个出油口通过制动管路10和四个制动分泵的不同连 接方式,可达到使制动主缸6分别控制对角线上前后两个车轮(X形布置),即所述的对角线 双回路布置方式。
参阅图2,轿车电子稳定性控制系统的硬件在回路试验台架技术方案中所述的电子控制 装置中选用的自制电路板21是由三部分互不关联的安装在同一块板子上的处理电路组成。 其一是信号处理电路;将来自制动分泵压力传感器30,制动分泵压力传感器14,制动分泵 压力传感器17,制动分泵压力传感器28,转向盘转角传感器3,主缸压力传感器5和制动踏 板开关8的信号进行滤波与电压放大,然后,将信号输送到数据采集卡22,经过A/D转换后, 将信号输送到目标机23中的控制器模块(ECU),进行运算比较、分析处理和发出指令。其 二是电磁阀驱动电路;将来自目标机23中的控制器模块(ECU)发出的指令信号,输送到数 据采集卡22,经数据采集卡22的D/A转换后,输送到电磁阀驱动电路,在其中对信号进行 功率放大后,将信号输送到液压调节器16中去。其三是电子油门驱动电路;将来自目标机 23中的控制器模块(ECU)发出的指令信号,输送到数据采集卡22,经数据采集卡22的D/A 转换后,输送到电子油门驱动电路,在其中对信号进行功率放大后,将信号输送到电子油门 29中去。
所述的信号处理电路是由蓄电池、三端稳压器、仪用放大器AD620、三个通用放大器OP07 和可调稳压器LM317组成;蓄电池有两个输出端,其一个输出端与三端稳压器、第一通用放 大器OP07依次用信号线15串联起来,蓄电池第二个输出端与可调稳压器LM317、第二通用 放大器OP07、第三通用放大器OP07、第一通用放大器OP07依次用信号线15串联起来;仪 用放大器AD620一输入端和一个制动分泵压力传感器用信号线(15)连接,仪用放大器AD620 一输出端用信号线15与第一通用放大器OP07另一输入端连接,仪用放大器AD620另一输入 端用信号线15与三端稳压器一输出端连接,第三通用放大器OP07的输出端与数据采集卡22 相应信号接口用信号线15连接。
所述的电磁阀驱动电路和电子油门驱动电路,两电路各自主要由大功率达林顿管组成, 两电路一端用信号线15与数据采集卡22相应信号接口连接,另一端分别与液压调节器16 的电信号接口和电子油门29的输入接口用信号线15连接。
轿车电子稳定性控制系统的硬件在回路试验台架的工作原理:
首先,把蓄电池的正负极连接到自制电路板21上,自制电路板21由蓄电池供电。在主 机24上给出系统的一些参数,包括对车轮转速、车辆速度、车辆横摆角速度、车辆质心侧 偏角进行赋值,启动Matlab中的RTW模块,然后对模型(包括整车模型、发动机模型、传 动系模型、轮胎模型、制动模块以及控制器模块)程序进行C编译链接,并通过串口RS232 总线下载到目标机23上,从而完成整个系统的初始化。驾驶员转动转向盘4,控制器模块通 过接受转向盘转角信号和车辆速度计算出车辆的名义车辆横摆角速度和名义的车辆质心侧 偏角。同时控制器模块接受由整车模型输出的实际的车辆横摆角速度和实际的车辆质心侧偏 角。通过比较它们的差值,若实际的车辆横摆角速度比名义的车辆横摆角速度大,则车辆处 于过多转向,若实际的车辆横摆角速度比名义的车辆横摆角速度小,则车辆处于不足转向。 例如:如果仿真中的车辆处于不足转向的话,则控制器模块通过相应的逻辑运算,给出驱动 液压调节器16中电磁阀的信号和驱动电子油门29的信号,该信号经过数据采集卡22的D/A 转换,自制电路板21的功率放大,使得电磁线圈产生可以驱动相应油路中的二位二通高速 电磁开关阀的电磁力,通过电磁开关阀来调节制动管路中的制动油液的压力,使得车辆内后 轮产生制动力,从而使得车辆产生抵消不足转向的横摆力矩。同时通过调节电子油门29的 开度使得发动机模型的输出驱动力矩减小,从而降低车辆的行驶速度。最后,目标机23把 计算得出的制动油液压力信号、横摆角速度信号、车辆速度信号、转向盘转角信号和车辆质 心侧偏角上载到主机24中便于我们分析调试。
轿车电子稳定性控制系统的硬件在回路试验台架的结构与理论分析:
参阅图2,轿车电子稳定性控制系统的硬件在回路试验台架从软硬件角度来分,整个试 验台架可以说是由硬件部分、软件部分和输入输出(I/O)接口电路三个部分组成。硬件的 大部分安装在试验台架的工作平台上,软件部分装在主机24里,目标机23可根据需要从主 机24里下载所需软件而进行分析运算。硬件部分与软件部分之间的连接是通过输入输出 (I/O)接口电路实现的,输入输出(I/O)接口电路把四个制动分泵压力传感器(30、14、 17、28)所采集的信号、主缸压力传感器5所采集信号、电子油门29信号、制动踏板开关8 信号、转向盘转角传感器3所采集信号输送给自制电路板21,自制电路板21对信号进行滤 波与电压放大后,将处理后的信号输送给数据采集卡22,数据采集卡22对信号进行A/D转 换,转换后的信号输送给目标机23,目标机23通过相应的算法,通过控制器模块把处理后 的控制信号通过数据采集卡22对信号再进行D/A转换,转换后的信号输送给自制电路板21, 将信号功率放大,功率放大后的信号输送给两个执行机构,即输送给液压调节器16和电子 油门29并使其工作。
参阅图3,图中:δ为转向盘转角信号,μ为路面附着系数,Vx为车辆的纵向速度,γ为 实际的车辆横摆角速度,β为实际的车辆质心侧偏角,k为驾驶员给出的电子油门开度信号, Δk为控制器模块输出的电子油门开度信号修正量,p为驾驶员给出的制动压力信号,Δpi为 控制器模块输出的制动压力信号修正量,TH为驾驶员给出的电子油门开度信号与控制器模块 输出的电子油门开度信号修正量结合后的信号,Mbi为制动力矩,Me为驱动力矩,ωij为车 轮的转动角速度,Fxij为地面的纵向摩擦力,Fyij为地面的侧向摩擦力,n为曲轴转速,fij为 车轮的滚动阻力系数,Nij为轮胎的垂直载荷,Vij为车轮中心的速度,βij为车轮的侧偏角,Vy 为车辆的侧向速度,φ为车辆的侧倾角,αx为车辆的纵向加速度,αy为车辆的侧向加速度, ωfl为左前驱动轮的转动角速度,ωfr为右前驱动轮的转动角速度。
驾驶员转动转向盘4、踩踏制动踏板9、踩踏电子油门29给出驾驶员的指令。转向盘转 角信号通过转向盘转角传感器3分别输送给控制器模块、整车模型、辅助计算模块。制动压 力信号p通过制动主缸压力传感器5输送给制动模块。电子油门开度信号k输送给发动机模 型。控制器模块接受转向盘转角信号δ、车辆的纵向速度Vx、路面附着系数μ、实际的车辆 横摆角速度γ、实际的车辆质心侧偏角β和车轮的转动角速度ωij,通过转向盘转角信号δ和 车辆的纵向速度Vx计算出名义的车辆横摆角速度、名义的车辆质心侧偏角,它们与实际的车 辆横摆角速度γ、实际的车辆质心侧偏角β进行比较。经过相应的逻辑运算得出电子油门开 度信号修正量Δk和制动压力信号修正量Δpi。其中发动机模型接受曲轴转速信号n和电子油 门开度信号k与电子油门开度信号修正量Δk结合后输送给发动机模型的信号TH,通过相应 的算法得出发动机模型的输出驱动力矩Me。同时制动模块接受制动压力信号p和制动压力 信号修正量Δpi,通过一定的算法计算得出制动力矩Mbi。传动系模型接受驱动力矩Me、制 动力矩Mbi、车轮滚动阻力系数fij、轮胎的垂直载荷Nij和地面纵向摩擦力Fxij,通过相应的 算法计算得出车轮的转动角速度ωij。轮胎模型接受车轮的转动角速度ωij、车轮中心的速度 Vij、轮胎的垂直载荷Nij、车轮的侧偏角βij,通过相应的算法计算得出地面纵向摩擦力Fxij和 地面侧向摩擦力Fxij。整车模型接受转向盘转角信号δ和地面的纵向摩擦力Fxij和侧向摩擦力 Fyij,经过计算得出车辆的纵向速度Vx和车辆的侧向速度Vy、车辆的纵向加速度αx和车辆的 侧向加速度αy、车辆的侧倾角φ、实际的车辆横摆角速度γ。辅助计算模块接受车辆的纵向 加速度αx和车辆的侧向加速度αy、车辆的侧倾角φ、实际的车辆横摆角速度γ、车辆的纵向 速度Vx和车辆的侧向速度Vy和转向盘转角信号δ,通过相应的算法计算得出车轮中心的速度 Vij、轮胎的垂直载荷Nij、车轮的侧偏角βij。曲轴转速计算模块接受左前驱动轮的转动角速 度ωfl与右前驱动轮的转动角速度ωfr,计算得出曲轴的转速n。
参阅图4,目标机23中的控制器模块(ECU-电子控制单元)经过判断发出指令,通过 数据采集卡22中的D/A转换器把数字信号变成模拟信号,此信号数量级很小,必须经过电 磁阀驱动电路功率放大以后,才能驱动液压调节器16中的电磁阀动作,从而达到调节制动 压力的目的,使制动分泵(2、11、20、25)工作;安装在制动分泵(2、11、20、25)上面 的制动分泵压力传感器(30、14、17、28)测得制动分泵(2、11、20、25)中的压力信号, 然后经过信号处理电路把信号转变成高低电平信号通过数据采集卡22送入目标机23中的控 制器模块进行运算处理,而目标机23中的控制器模块(ECU)通过相应的算法计算得出驱动 液压调节器16中的电磁阀的信号,这样就形成了一个闭环控制。同时,目标机23中的控制 器模块也经过判断发出指令,通过D/A转换器把数字信号变成模拟信号,此信号数量级也很 小在经过电子油门驱动电路功率放大以后控制电子油门29的开度从而使发动机模型产生相 应的驱动力矩,这样电子油门29的开度信号经过数据采集卡22把其信号送入目标机23中 的控制器模块进行处理,此时目标机23中的控制器模块通过相应的算法得出再次调节电子 油门29的信号,这样就形成了第二个闭环控制。
参阅图5,电路中共有四个放大器,一个仪用高精度放大器AD620,三个通用放大器OP07, 它们的电源是由蓄电池通过三端稳压芯片7805、7905产生的+5V、-5V电压提供。制动分泵 压力传感器(30、14、17、28)检测到制动分泵(2、11、20、25)压力的变化而产生的弱 信号,送入仪用高精度放大器AD620进行双端输入、单端输出的差分放大,出来的信号再送 入第一通用放大器OP07进行二级放大。被两次放大后的信号含有干扰信号电压,因此有必 要去掉这部分电压值,故设计了减法电路,减法电路中的基准电压由可调稳压器(LM317) 提供。去除干扰信号后再经过一次放大,信号可被数据采集卡22识别而采集。
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