多传感器系统在智能轮胎中的应用

摘要

近年来,随着车辆数量的增多导从而导致越来越多的交通事故,人们对汽车的安全性能提出了更高的要求。作为汽车重要的部件,轮胎为汽车提供运行时所需的各种力和力矩。轮胎的受力的状态与路面的状况条件和车辆行驶的状态都具有相关联,通过安装在胎内的传感器所测量到的信息可以分析轮胎实时的受力状态。建立轮胎受力状态和轮胎与路面之间的附着信息的模型,将解算得到的数据信息发送到车载的主控制系统，这样可以实时准确地监测汽车所处的行驶状态以判断各种不同的路面情况，这样能够提高汽车的主动安全性。
　　智能轮胎的发展要求胎内传感器能够提供更直接、更准确、更丰富的轮胎与路面附着的相关信息。本文充分利用PVDF压电薄膜传感器所具有的质量轻、柔韧性好、压电系数高,响应速度快等多方面的优点,将其安装在轮胎内部以实时测量汽车行驶过程中轮胎的变化信息。本文主要完成了以下工作:
　　1.建立了车辆轮胎系统的数学模型,在模型油驱车的平台上搭建了基于PVDF传感器的智能轮胎的实验平台,对刹车碟片进行了改装以实现制动和测速的功能;
　　2.对PVDF薄膜传感器的压电特征以及等效电路进行了分析研究,实现了胎内PVDF传感器的信号采集、与车载主控模块之间实现无线传输以及外部数据存储模块的设计;
　　3.设计了测量模型车的车速以及轮速的装置,通过主控制板实时采集轮速与车速的信息,实现轮速信号的实时处理及误差分析;
　　4.PVDF传感器实时采集模型车运行过程中轮胎形变产生的压电信号,将数据通过无线传输模块发送到车载的主控模块内。
　　本文主要设计了基于PVDF传感器的智能轮胎测控系统的硬件平台,对无线传输以及车速和轮速采集进行了软件设计,并对PVDF压电薄膜进行了相关的实验研究。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2智能轮胎的研究现状

1.3 PVDF压电薄膜传感器应用与研究现状

1.4论文的主要研究工作

第二章 汽车轮胎模型分析

2.1引言

2.2 轮胎力学特性及其典型模型研究

2.3轮胎与路面附着系数估计

2.4本章小结

第三章 PVDF传感器特性研究及其在智能轮胎中的运用

3.1 引言

3.2 PVDF压电特性研究及其等效电路

3.3 PVDF传感器在轮胎运行过程中的特征信号分析

3.4智能轮胎系统中PVDF压电信号的采集调理与无线传输

3.5本章小结

第四章 基于PVDF传感器的智能轮胎系统设计

4.1引言

4.2基于PVDF传感器的智能轮胎

4.3模型车制动系统的改装

4.4轮速传感器的设计及其信号的调理

4.5 车速测量的设计

4.6 主控模块的硬件设计

4.7基于PVDF传感器的智能轮胎系统

4.8 本章小结

第五章 软件设计以及实验数据采集分析

5.1引言

5.2信号采集与数据传输设计

5.3 PVDF传感器信号采集

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢