车辆驱动防滑系统轮速信号特性分析及优化

摘要

转速传感器是车辆电子控制系统的重要组成部分，其输出的转速信号受到很多因素的影响，即使很小的误差也会导致加速度和参考车速的计算错误，使车辆的电子控制系统无法实现准确控制。目前我国对ASR的研究主要集中在系统的控制策略和控制算法上，然而转速传感器所输出的轮速信号并没有得到深入的研究。
　　转速传感器种类繁多，目前车辆上多采用信号可靠的霍尔传感器。本文在分析了霍尔传感器的输出特性后选用差分式霍尔传感器为研究对象，根据传感器的工作原理和结构特点搭建了转速传感器测速的数学模型，得出了输出的轮速信号和相关参数之间的函数关系。通过研究发现，传感器的信号输出特性与传感器本身的几何结构和被测齿轮的尺寸参数之间有密切关系。
　　为了探究影响传感器输出信号的相关因素，本文利用电磁有限元的方法，在Ansoft maxwell软件环境下建立了差分式霍尔传感器测速仿真模型。在仿真过程中，通过改变被测齿轮和传感器自身的相关参数来模拟不同的工作环境。分析仿真结果，同时在simulink中搭建了信号处理仿真电路，对仿真得出的信号做进一步处理，研究其信号特性并总结出影响传感器输出信号特性的若干因素。在仿真模型的基础上，搭建了基于差分式霍尔轮速传感器的转速测量平台，通过试验验证了仿真测速模型的准确性。研究结果表明，传感器自身的相关尺寸和齿轮的相关参数如齿数、齿高和齿形等都对信号的输出特性有不同程度的影响。
　　在总结上述影响因素的基础上，本文针对在某些车辆上无法安装转速传感器的问题提出了一套解决方案。该方案的思路是将包括转速传感器在内的车轮转速测量装置安装在车辆的半轴上，同时对传感器的工作环境和被测齿轮的尺寸做进一步的优化设计，改善了转速信号的输出特性，并通过有限元的方法验证了该方案的可行性。

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第一章 绪论

1.1车辆驱动防滑控制系统的作用及其发展

1.2 驱动防滑系统的控制原理

1.3论文研究的主要意义

第二章 转速传感器的工作原理及特性分析

2.1 转速传感器的分类

2.2 霍尔效应传感器的工作原理

2.3霍尔传感器的分类和结构

2.4 常用转速计算方法

2.5 本章小结

第三章 转速传感器测速仿真模型的建立

3.1 传感器输出信号特性与几何参数的关系

3.2 二维电磁场有限元理论

3.3 仿真模型的建立

3.4 数学模型在maxwell环境下的验证

3.5 信号处理电路的仿真设计

3.6 本章小结

第四章 仿真结果分析与试验验证

4.1工作间距对信号的影响

4.2齿轮参数对信号的影响

4.3 传感器本体对输出信号的影响

4.4 仿真结果的分析

4.5 转速测量平台的搭建和试验验证

4.6 本章小结

第五章 装载机轮速测量装置方案设计

5.1 轮速测量装置的结构设计

5.2 被测齿轮参数的优化设计

5.3 转速传感器在驱动桥上的应用

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

附录 攻读硕士学位期间的研究成果