基于MATLAB/xPC的TPMS数据采集与处理系统的研究与开发

论文摘要

汽车的安全行驶一直以来都是人们所关注的热点问题。汽车高速行驶时,爆胎是引起恶性交通事故的主要原因之一。轮胎在非正常气压下,尤其是低气压下长时间高速行驶是造成爆胎的最主要原因。如何有效地避免轮胎故障,是一个亟待解决的问题。轮胎压力监测系统（TPMS）应运而生,各国掀起了研究的高潮。而间接轮胎压力监测系统凭借其成本低,性能稳定,安装方便的优势,必将得到消费者的信赖而普及。要设计出精度高的间接轮胎压力监测系统,需要采集大量数据,对相关参数的算法进行对比和改进,找到最为精确的算法和参数值。本文采用科研领域广泛应用的、功能强大的MATLAB软件及其仿真工具箱Simulink、Real-time Workshop、xPCTarget研究开发了针丈接轮胎压力监测系统（TPMS）的数据采集与处理系统。首先利用Simulink工具箱建立TPMS系统所需参数的处理方法仿真模型;然后构建了基于MATLAB/xPCTarget的硬件平台,并结合所建立的仿真模型完成了整个数据采集与处理系统的开发;最后,通过实车实验,实时地采集数据,对系统的采集和处理数据功能进行验证。整个系统将数据采集、模型建立、数据处理和实时仿真融为一体,能够方便的调整参数,优化算法,模块化设计TPMS。这些优点为TPMS的设计奠定了基础。利用xPC的信号跟踪模式,可在程序实时运行过程中获取信号并进行可视化;还可对参数进行交互式调整,方便观察参数对模型的影响,验证了该系统的优越性。本系统还可以输入其它车辆信号,完成数据采集、显示、记录、曲线拷贝等功能,加上友好的界面,本系统也非常适合于教学演示。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 引言
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 轮胎压力监测系统的意义
• 1.1.2 轮胎压力监测系统的国内外发展现状
• 1.1.3 硬件在环试验方法的应用现状
• 1.2 课题的提出及意义
• 1.2.1 目前轮胎压力监测系统存在的问题
• 1.2.2 课题的提出及意义
• 1.3 本文研究的主要内容及方法
• 第二章 系统实时仿真开发环境及解决方案的选择
• 2.1 常见的实时仿真环境
• 2.2 系统方案选择
• 2.2.1 Simulink
• 2.2.2 Stateflow工具箱的概念及机理
• 2.3 RTW运行机制分析
• 2.3.1 RTW的主要功能和特征
• 2.3.2 运行机制分析
• 2.4 xPC目标环境的功能及使用
• 2.4.1 xPC目标环境的功能和特点
• 2.4.2 xPC Target的使用
• 2.5 本章小结
• 第三章 轮胎压力监测系统仿真模型的建立
• 3.1 传感器信号的采集模型
• 3.2 轮速计算模快
• 3.2.1 轮速的计算方法
• 3.2.2 轮速计算模型的建立
• 3.3 车速估计模块
• 3.3.1 车速计算方法及其simulink模型
• 3.3.2 车速计算模块的建立
• 3.4 加速度计算模块
• 3.4.1 微分滤波器应用于汽车加速度估计
• 3.4.2 微分滤波器的求解
• 3.5 纵向刚度的计算模型
• 3.5.1 纵向刚度数学模型的建立
• 3.5.2 纵向刚度仿真模型
• 3.6 本章小结
• 第四章 基于MATLAB/xPCTarget的TPMS数据采集与处理系统的实现
• 4.1 系统的工作原理及组成
• 4.2 基于xPC的数据采集与处理系统的硬件平台
• 4.2.1 xPC Target硬件平台的开发流程
• 4.2.2 xPC Target硬件平台的组成和结构
• 4.3 数据采集与处理系统的实现
• 4.3.1 系统硬件平台及界面
• 4.3.2 系统的工作原理和使用方法
• 4.4 本章小结
• 第五章 系统测试
• 5.1 道路试验概述
• 5.1.1 试验目的和条件
• 5.1.2 实验设备及内容
• 5.2 实验结果与分析
• 5.2.1 信号采集功能的实验结果与分析
• 5.2.2 轮速计算和车速估计功能验证及结果分析
• 5.2.3 加速度计算结果及分析
• 5.2.4 纵向刚度计算结果及分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论
• 6.1 全文总结
• 6.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间公开发表论文及著作情况