轮式工程机械自动防滑差速的轮速检测与控制

摘要

随着汽车工业的发展，人们对汽车安全性能的要求越来越高，自动防滑差速系统已被广泛应用，它可以防止汽车在驱动过程中发生车轮滑转，提高了汽车的稳定性和安全性。轮式工程机械经常在较为恶劣的场地行驶作业，仅仅靠传统的机械式差速器已无法满足对机械平稳、快速与安全行驶的要求，亟需安装具有主动安全性的自动防滑差速系统。 本文在借鉴国内外研究成果的基础上，提出了以轮速信号为判别条件、以电子节气门和制动压力为控制目标的自动防滑控制方案。轮速的采集与处理是自动防滑差速系统的关键，本文采用的信号采集电路测速范围大，精确度较高。防滑控制采用电子节气门控制+驱动轮制动控制的方式，电子控制单元根据根据路况车况对节气门开度和制动压力进行有效调节，将车轮滑转率控制在最佳值附近。 由于电子节气门和制动装置的数学模型比较难以建立，若采用经典控制理论或现代控制理论对其进行控制，难以满足系统对静态和动态的性能要求。本文采用模糊PID复合控制：大偏差时采用模糊控制，以保证快速性和抑制超调；小偏差时采用PID控制，以消除稳态误差。 最后对整个系统进行了试验测试，得出几组曲线，结果证明本系统的各项性能基本满足设计要求，可靠性较好，模糊PID复合控制算法实时控制效果好、抗干扰强，具有一定的应用价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1工程机械概述

1.2防滑差速系统简介

1.2.1传统差速器

1.2.2自动防滑差速系统

1.3国内外研究现状

1.3.1国外研究情况

1.3.2国内研究情况

1.4本文的研究内容和意义

2轮速信号采集

2.1概述

2.2轮速传感器

2.2.1车用传感器的性能指标及选用原则

2.2.2常用轮速传感器的工作原理

2.3轮速采集电路

2.4硬件抗干扰设计

2.5轮速计算方法

2.5.1目前常用的轮速计算方法

2.5.2本文采用的轮速计算方法

2.6轮速信号的处理

2.6.1信号处理的理论基础

2.6.2车速估算算法

2.6.3轮角加速度计算方法

2.6.4路面识别

2.7软件抗干扰设计

2.7.1干扰信号的来源及特点

2.7.2常用的软件抗干扰方法

2.8本章小结

3自动防滑差速的控制系统

3.1防滑差速的控制方式

3.1.1发动机输出转矩调节

3.1.2驱动轮制动力矩调节

3.1.3差速器锁止控制

3.1.4离合器或变速箱控制

3.2电子控制单元

3.2.1电子控制单元的组成

3.2.2输入输出信号分析及接口

3.2.3单片机的选型

3.2.4单片机之间的通信

3.2.5保护电路

3.3电子节气门系统

3.3.1电子节气门系统的组成

3.3.2节气门驱动电机的选型

3.3.3驱动电路

3.4制动调节装置

3.4.1制动控制的一般原理

3.4.2制动调节装置的控制对象

3.4.3制动控制过程

3.4.4电磁阀的驱动电路

3.5本章小结

4防滑差速的控制策略

4.1防滑差速的控制算法

4.1.1常见控制算法介绍

4.1.2本课题采用的控制算法

4.2模糊PID复合控制的原理

4.2.1 PID控制基本原理

4.2.2数字PID控制器的设计

4.2.3模糊控制基本原理

4.2.4模糊控制的数学基础

4.3模糊控制器的设计

4.3.1节气门控制

4.3.2驱动轮制动控制

4.4模糊切换算法

4.5本章小结

5试验及测试分析

5.1试验台介绍

5.2执行器的PWM控制

5.2.1 PWM信号的产生

5.2.2 PWM控制的软件实现

5.2.3电子节气门和制动装置的混合控制

5.3与上位机通信

5.3.1串行通信

5.3.2用户界面

5.4测试结果分析

5.4.1节气门控制结果

5.4.2制动控制结果

5.5本章小结

6结论

致 谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表的论文及参与科研课题情况