带附加空气室空气悬架电子控制单元研究

论文摘要

本文建立了空气悬架1／4振动模型，分析了空气弹簧刚度调节原理和控制特性，利用Matlab建立空气悬架1／4仿真模型，分别对白噪声路面、正弦波路面和锯齿波路面进行仿真，验证最优控制算法的有效性，并研制了空气弹簧的电子控制单元。在硬件系统研制过程中，应用Protel DXP 2004完成电路原理图的设计，选用ATMEL公司的AT89C52单片机作为微处理器，设计时钟、滤波放大电路、采样／保持电路、A／D转换电路、输出控制电路。在系统软件研制过程中，依据空气弹簧已有的特性研究结果，采用结构化和模块化方法，设计了一种不依赖于精确数学模型的自适应控制方法。本控制单元把车身的垂直加速度信号作为目标量，控制单元接收加速度传感器检测的加速度信号以及压力传感器检测的压力信号，将加速度信号进行快速傅立叶变换，并与设定的控制规则相比较，得到空气弹簧的调节趋势。通过控制电磁阀的通、断电，改变空气弹簧内的空气压力以及通过步进电机调节节流阀口，改变空气弹簧与附加气室之间空气流量，调节空气弹簧的刚度和阻尼，将空气弹簧调节到合适的状态，从而实现对空气弹簧的控制。通过单频激振实验研究，检验电子控制单元的减振效果，此电子控制单元可以根据检测到的加速度信号和压力信号，有效调节空气弹簧刚度和阻尼，提高汽车的行驶平顺性，实验结果比较理想。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 空气悬架发展历史和现状
• 1.2 国内空气悬架的发展和市场前景
• 1.3 本课题研究的主要内容和意义
• 第二章 电控空气悬架的理论基础
• 2.1 带辅助气室空气悬架的结构与特性
• 2.1.1 高度控制阀
• 2.1.2 空气弹簧
• 2.1.3 空气悬架系统的性能特点
• 2.2 空气悬架系统控制模型的建立
• 2.2.1 空气悬架系统运动微分方程
• 2.3 空气弹簧刚度和阻尼的调节
• 2.4 空气悬架系统的控制特性
• 2.5 汽车悬架性能评价指标
• 第三章 最优控制理论基础
• 3.1 最优控制理论基础
• 3.2 最优控制算法设计
• 第四章 最优控制仿真研究
• 4.1 概述
• 4.2 系统仿真
• 4.2.1 白噪声路面输入
• 4.2.2 正弦波路面
• 4.2.3 锯齿波路面
• 4.3 结论
• 第五章 电子控制单元硬件系统研制
• 5.1 硬件系统整体规划
• 5.2 各功能电路介绍
• 5.2.1 单片机的选择
• 5.2.2 时钟电路
• 5.2.3 按钮复位电路
• 5.2.4 二阶低通滤波放大电路
• 5.2.5 采样/保持电路
• 5.2.6 A/D转换电路
• 5.2.7 步进电机驱动电路
• 5.2.8 充放气电路
• 5.3 电路系统的抗干扰措施
• 第六章 电子控制单元软件系统研制
• 6.1 单片机C语言概述
• 6.2 系统软件结构设计
• 6.2.1 主程序结构
• 6.2.2 A/D转换子程序设计
• 6.2.3 控制算法的设计
• 6.2.4 软件抗干扰分析
• 第七章 电子控制单元实验研究
• 7.1 实验目的
• 7.2 实验设备及仪器简介
• 7.3 实验方案
• 7.4 单频激振实验结果与分析
• 第八章 结论及建议
• 8.1 主要工作及结论
• 8.2 建议
• 参考文献
• 附录一 电路原理图
• 附录二 控制程序源代码
• 致谢
• 发表论文