智能车辆转向控制系统的研究

论文摘要

汽车转向控制系统从简单的早期的纯机械转向系统发展现到液压助力转向系统，直到现在更为节能、操纵性能更好的电子控制式助力转向系统。电动助力转向系统采用直流电机直接提供助力，电子控制单元控制助力转矩的大小，采用了动力转向的新技术和新结构，是汽车动力转向发展的必然趋势，是当前汽车技术发展的研究热点和前沿技术之一。本课题设计开发了以采用了Freescale的MC9S12DG128作为主芯片的电子控制单元硬件电路。其中通信模块包括串口和CAN接口通信电路；控制模块包括+12V直流电机驱动电路、故障诊断电路、电磁离合器电路；数据采集模块包括车速信号采集电路、转矩转速传感器信号采集电路、电动机反馈电流采集电路。并且通过试验验证了硬件电路的可行性。下位机程序采用嵌入式C语言编写，采用了模块化的设计思想，包括系统初始化模块、数据采集模块、控制模块、通信模块。输入信号经ECU采集后，通过设定的控制策略，输出PWM波控制直流电机输出相应转矩，实现对智能车辆的转向控制。上位机程序采用VB6.0编写，包括系统初始化界面和数据采集界面。参数标定界面可以将需要标定的参数传输给下位机，同时可以查看下位机的运行参数，上位机软件操作方便，运行可靠，界面友好，通用性强，具有曲线的实时绘制功能，把试验过程中所采集到的数据以曲线的形式显示和保存。由控制器-下位机和PC-上位机两大部分组成的控制器的软件通过USB-CAN卡连接实现通信和数据传输。本课题所研制的测试系统实验证明是可行和有效的，为今后深入研究电动助力转向系统的性能奠定了基础，但是课题的研究中还存在一些问题需要进一步的改进和完善。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 附图清单
• 附表清单
• 1 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 国内外现状与发展趋势
• 1.2.1 国内外现状
• 1.2.2 发展趋势
• 1.3 主要研究内容
• 2 智能车辆转向控制系统需求分析与硬件研究
• 2.1 功能需求分析与方案研究
• 2.1.1 功能需求分析
• 2.1.2 方案研究
• 2.2 基于MC9S12DG128 单片机扩展系统研究
• 2.2.1 单片机的选型
• 2.2.2 扩展电路设计
• 2.3 系统外围电路研究
• 2.3.1 输入电路研究
• 2.3.2 输出电路研究
• 2.4 本章小结
• 3 控制系统软件研究
• 3.1 软件开发环境简介
• 3.2 软件系统构成
• 3.2.1 软件初始化模块
• 3.2.2 主程序模块
• 3.3 输入信号处理
• 3.4 PID子程序模块
• 3.5 PWM控制子程序
• 3.6 本章小结
• 4 系统功能验证
• 4.1 PWM控制H桥策略
• 4.2 直流电机试验验证
• 4.2.0 无助力状态验证
• 4.2.1 正常助力状态验证
• 4.2.2 最大助力状态验证
• 4.3 本章小结
• 5 监测系统研究
• 5.1 通信系统研究
• 5.1.1 通信系统选择
• 5.1.2 通信系统硬件设计
• 5.2 监测软件设计
• 5.3 数据采集
• 5.4 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 攻读硕士期间发表的论文