燃料电池电动公交车上ABS的研究

摘要

汽车防抱死制动系统(Anti-lock Braking System，简称ABS)是一种主动安全装置，它能够提高汽车的安全性能，减少交通事故的发生率，现在已经成为了许多车辆的必备装置。近年来我国先后出台了相关法规与标准，强制要求相关的客车与货车汽车安装ABS。现在我国的ABS研究速度依然落后于国外，其核心技术包括控制算法以及具体实现的软件和硬件条件也同样依赖国外产品，所以研发一种高效的具有完整知识产权的ABS系统对于中国汽车工业走向成熟是必要的。本论文主要是研究开发基于嵌入式Linux的燃料电池电动公交车ABS系统。具体开展了以下几个方面的研究工作： 从控制器实际设计及实施的角度研究了三种比较实用的ABS控制算法，即传统的逻辑门限控制、PID控制和模糊控制。首先论述了三种控制方法的原理，然后采用国际流行的MATLAB/SIMULINK软件对三种控制方法作了模拟研究，并对模拟结果作了分析与评价。 通过搭建嵌入式ABS系统，为控制算法提供了应用平台，并深入研究了电动公交车ABS系统的组成与结构，同时，根据电动公交车的实际工况要求，设计了控制单元的电路；剖析了嵌入式Linux操作系统的移植过程，包括Boot Loader的移植、Linux内核的移植、文件系统的移植、驱动程序的设计。 针对汽车防抱死制动系统(ABS)的强非线性，利用前面对于3种普遍应用的ABS控制算法的分析与模拟的结果，采用基于滑移率的模糊控制策略建立了ABS的仿真模型。通过实际ABS系统部分的设计，其中主要包括数据采集模块，控制模块，执行模块，最后，以实际工况的数据进行模拟，得到较满意的结果。 基于ARM9微处理器和嵌入式Linux操作系统开发了燃料电池电动公交车ABS系统。进行了ABS系统设计，描述了实现电子控制单元中硬件电路和软件逻辑的设计过程。通过试验，验证了系统的有效性和合理性，为电动公交车的主动安全控制装置集成化研究提供了有利的依据，也为今后在此课题基础上的构建基于嵌入式系统的整车集成控制奠定了积累相关的技术材料。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题来源

1.2课题背景

1.2.1燃料电池电动汽车的发展

1.2.2汽车防抱死制动系统ABS技术的起源与发展

1.2.3汽车ABS的分类与组成

1.2.4嵌入式系统在汽车ABS中的应用

1.3课题研究的目的和意义

1.4课题研究的主要内容

1.5课题研究的主要难点和关键技术

1.6课题研究的前景

2电动汽车ABS控制算法的研究

2.1概述

2.2汽车ABS控制的原理

2.3 ABS的控制方法

2.3.1逻辑门限控制

2.3.2 PID控制

2.3.3模糊控制

2.4模糊控制ABS的算法设计

2.5算法的仿真与分析

3电动汽车ABS嵌入式系统的总体设计

3.1 ABS嵌入式系统设计需求分析

3.2嵌入式系统的分析与架构

3.3 ABS控制系统的组成设计

3.4 ABS控制系统的结构详细设计

3.4.1电子控制器(ECU)

3.3.2车速传感器电路

3.4.3 ABS继电器及液压调节器电路

3.4.4点火开关与故障指示灯电路

3.4.5制动开关与诊断信号输出电路

3.4.6 ECU的电源电路

4嵌入式Linux系统在ARM平台的移植

4.1嵌入式Linux内核的移植

4.1.1内核和交叉编译环境准备

4.1.2 Boot Loader的移植

4.1.3内核结构分析与移植

4.2根文件系统的移植

4.3设备驱动程序的移植

4.3.1初始化加载和卸载部分

4.3.2服务于I/O请求的CAN设备基本入口点

4.3.3中断服务子程序

5 ABS模糊控制器的设计

5.1 ABS模糊控制器的设计

5.1.1电动公交车ABS系统数学模型的建立

5.1.2 ABS控制策略及模糊控制器的设计

6 ABS系统软硬件的设计与测试

6.1设计背景

6.2 ABS系统设计

6.3 ABS系统硬件电路

6.3.1主控制芯片ARM9

6.3.2外围电路

6.4 ABS系统软件设计

6.4.1系统初始化模块

6.4.2系统启动自检模块

6.4.3主控制模块

6.4.4数据处理模块

6.4.5故障诊断模块

6.4.6参考车速计算模块

6.4.7路面识别模块

6.4.8车辆运动状态识别模块

6.4.9控制执行模块

6.4.10数据采集中断服务程序

6.4.11制动踏板中断服务程序

6.4.12通讯模块

6.5测试结果与分析

6.6小结

7结论

参考文献

在学研究成果

致 谢