基于LIN总线的电动车窗控制方法研究

论文摘要

随着汽车电子技术的发展,越来越多的电子装置在汽车上安装和使用,如何对这些电子装置进行有效的控制,以及这些装置的安全性与可靠性问题备受关注。LIN总线以其低成本、实现简单等特点,作为CAN总线的补充,在车身网络控制中得以广泛应用。基于LIN总线的电动车窗控制方法,尤其是防夹控制算法是本文的主要研究内容。首先,介绍了LIN总线协议规范,分析了LIN协议的API实现,随后基于LIN协议规范进行了车窗控制系统LIN总线的开发,包括系统功能需求的分析,主从机硬件电路的设计以及软件实现,最后对总线信号和系统功能进行全面测试。其次,给出了车窗防夹控制对象的模型,介绍了控制系统的构成,总结了防夹控制的一般方法以及其存在的不足。通过实验分析了不同温度、控制电压等条件下,车窗机构摩擦力矩特性及其对车窗防夹控制的影响,随后建立了四分之一车辆振动模型,基于振动模型,在MATLAB环境下进行了振动系统的仿真,研究了在两类路面不平度激励下,车窗电机转轴上的振动力矩特性,并分别分析了其对防夹控制的影响。最后,基于模型提出了摩擦力矩分离的方法,应用H∞滤波估计技术对模型的状态进行估计,通过对模型参数不确定性的分析确定了防夹判断所使用的状态估计量和门限值,当力矩变化率估计值超出防夹门限值时,判定出现防夹事件,执行防夹处理程序,从而给出了一种电动车窗防夹控制算法。最后对算法进行了仿真验证和实验验证,通过仿真和实验验证了算法的准确性与可靠性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 论文背景及来源
• 1.2 国内外发展情况
• 1.3 论文研究的目的及意义
• 1.4 本文研究内容及结构
• 1.4.1 本文研究内容
• 1.4.2 本文结构
• 第2章 车窗系统的LIN总线开发
• 2.1 引言
• 2.2 LIN总线协议规范
• 2.2.1 基本概念
• 2.2.2 报文传输
• 2.2.3 报文滤波与确认
• 2.2.4 错误检测与标定
• 2.3 LIN协议的API实现
• 2.4 车窗系统的LIN总线开发
• 2.4.1 系统功能需求
• 2.4.2 硬件设计
• 2.4.3 软件设计
• 2.4.4 系统测试
• 2.5 本章小结
• 第3章 车窗防夹控制关键问题分析
• 3.1 引言
• 3.2 电动车窗防夹控制系统
• 3.2.1 系统构成
• 3.2.2 车窗防夹控制对象的模型
• 3.3 摩擦力矩对防夹性能影响分析
• 3.3.1 摩擦力矩特性分析
• 3.3.2 摩擦力矩对防夹控制的影响
• 3.4 振动力矩对防夹性能影响分析
• 3.4.1 振动系统模型
• 3.4.2 随机路面激励下振动力矩对防夹控制的影响分析
• 3.4.3 离散事件激励下振动力矩对防夹控制的影响分析
• 3.5 小结
• 第4章 车窗防夹控制算法的设计
• 4.1 引言
• 4.2 防夹算法设计
• 4.2.1 摩擦力矩分离
• 4.2.2 滤波器的设计
• 4.2.3 状态估计量的选择
• 4.2.4 防夹判据的确定
• 4.3 控制方法的验证
• 4.3.1 防夹算法实现
• 4.3.2 仿真验证
• 4.3.3 实验验证
• 4.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢