基于FPGA汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)探究

1、基于fpga汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)探究摘要科技研究的進(jìn)步和先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)，給汽車 行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)繁榮，同時(shí)人們對(duì)汽車的要求也在日益提 高，對(duì)其安全性能、舒適程度以及外觀方面都在不斷的追求 完美。目前，汽車的控制系統(tǒng)中加入了大量的電子控制系統(tǒng), 電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)沒有太高的難度，體積較小，同時(shí) 功能集成性能可靠性較強(qiáng)，因此受到較為廣泛的推廣應(yīng)用1 。文章就汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行研究，結(jié)合fpga可 編程邏輯門陣列進(jìn)行編程數(shù)據(jù)分析。關(guān)鍵詞電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)；可編程邏輯門陣列(fpga)； 安全系統(tǒng)中圖分類號(hào)：tn791文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a文章編號(hào)： 1671-7597 (2014) 10-0028-0

2、1汽車在數(shù)字技術(shù)不斷進(jìn)步的前提下，已經(jīng)開始向電子智 能化方向發(fā)展，汽車的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中越來(lái)越多的應(yīng)用電子 技術(shù)，現(xiàn)代汽車一項(xiàng)重要的標(biāo)志就是汽車電子化的程度。汽 車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)是汽車進(jìn)行研發(fā)創(chuàng)新、完善汽車性能的 重要技術(shù)措施。1汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展要求在汽車制造的過(guò)程中傳統(tǒng)的液壓空氣制動(dòng)技術(shù)已經(jīng)發(fā) 展成熟，但是人們生活水平的日益提升，使人們對(duì)汽車制動(dòng) 系統(tǒng)性能的要求越來(lái)越高，新型汽車在制造的過(guò)程中引進(jìn)了 全新的電子制動(dòng)系統(tǒng)。例如，防抱死制動(dòng)系統(tǒng)已經(jīng)成功運(yùn)用 到汽車制動(dòng)系統(tǒng)中。在制動(dòng)線路上更多的附加結(jié)構(gòu)被安置 上，傳統(tǒng)的液壓空氣制動(dòng)系統(tǒng)已經(jīng)不能夠滿足復(fù)雜的結(jié)構(gòu)程 序需求，管路的設(shè)置更加的復(fù)

3、雜多變，汽車在設(shè)計(jì)、制造、 裝配、維過(guò)程中的難度越來(lái)越大，并且汽車中的安全隱患也 面臨著大幅度的提升。這與當(dāng)前的節(jié)能環(huán)保發(fā)展主題不符2?，F(xiàn)代汽車對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的要求越來(lái)越高，簡(jiǎn)單精準(zhǔn)、功 能全面、反應(yīng)靈活都是現(xiàn)代汽車制動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)。更加便捷、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)是現(xiàn)代汽車的首選。2汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)與液壓制動(dòng)系統(tǒng)相比具有明顯 的優(yōu)勢(shì)，相對(duì)液壓制動(dòng)系統(tǒng)汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)在機(jī)械連 接上能夠簡(jiǎn)化程序操作，在系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中不需要使用制 動(dòng)液，簡(jiǎn)化制動(dòng)管路，節(jié)省制動(dòng)油箱。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便，體積較小, 并且容易維護(hù)，利于對(duì)車內(nèi)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在系統(tǒng)制造的過(guò)程中 不會(huì)存在液壓泄露的問(wèn)題

4、，更加環(huán)保3。采用汽車電子機(jī) 械制動(dòng)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)汽車荷載傳遞的平穩(wěn)，并且在制動(dòng)過(guò)程 中產(chǎn)生的噪音較小，性能平穩(wěn)。利用電線對(duì)能量進(jìn)行傳遞， 這種方式傳播信號(hào)的速度快，傳動(dòng)率高，并且反應(yīng)靈活，耐 久性良好。在汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)中，電機(jī)是連接制動(dòng)執(zhí) 行的主要構(gòu)造，這在傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)器件是沒有的，大大簡(jiǎn) 化了操作控制過(guò)程中的速度，同時(shí)提升了制動(dòng)器的精確度。 由于控制的信號(hào)是電信號(hào)決定的，所以采用電子機(jī)械制動(dòng)系 統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)強(qiáng)大的控制功能，并且通過(guò)系統(tǒng)的主要程序以及 相關(guān)的參數(shù)對(duì)制定器的性能進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)軟件的控制， 更加有利于實(shí)現(xiàn)abs等功能，并且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)控制模塊的相 應(yīng)性的軟件仿真，對(duì)系統(tǒng)程序的

5、控制功能進(jìn)行驗(yàn)證。電子機(jī) 械制動(dòng)系統(tǒng)中利用電能作為運(yùn)行能量，電機(jī)是動(dòng)力產(chǎn)生的裝 置。在電控單元中系統(tǒng)內(nèi)部的資源功能強(qiáng)大，有利于對(duì)系統(tǒng) 功能進(jìn)行創(chuàng)新與改進(jìn)。3汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)汽車電子機(jī)械制定系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)候是一個(gè)比較復(fù)雜的 過(guò)程。當(dāng)要進(jìn)行剎車并且踩下制動(dòng)板的時(shí)候，制動(dòng)板能夠通 過(guò)電子感應(yīng)了解到踏板在運(yùn)動(dòng)時(shí)候的加速度，力的大小，位 移的情況，進(jìn)而辨別出駕駛?cè)藛T的制動(dòng)意圖。產(chǎn)生的制動(dòng)指 令通過(guò)相應(yīng)的模塊轉(zhuǎn)化成為信號(hào)發(fā)送到電控單元中，電控單 元通過(guò)傳感器的列陣信號(hào)以及車輛行駛的狀態(tài)明確車輪制 動(dòng)的大小，這樣就是電控單元的傳輸信號(hào)4。傳輸信號(hào)通 過(guò)隔離電路以及放大電路對(duì)開關(guān)管進(jìn)行控制疏導(dǎo)，對(duì)

6、無(wú)刷直 流電機(jī)的轉(zhuǎn)速與輸出力矩進(jìn)行限制，之后再將信號(hào)傳輸?shù)诫?機(jī)控制器，這樣就能夠在執(zhí)行器中產(chǎn)生相應(yīng)的制動(dòng)力，實(shí)現(xiàn) 了車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。電機(jī)控制器會(huì)根據(jù)制動(dòng)傳感器、電流傳感器 等對(duì)信號(hào)進(jìn)行反饋，并且將反饋之后的信號(hào)傳送到電控單 元，對(duì)反饋的信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣就提升了對(duì)制動(dòng)壓力的精 確度，實(shí)現(xiàn)車輛在行駛過(guò)程中的平穩(wěn)運(yùn)行。汽車在行駛的過(guò)程中，電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的主要功能就是在規(guī)定的踏板制動(dòng)信號(hào)控制下通過(guò)電控單元實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)刷 直流電機(jī)產(chǎn)生的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的主要模塊組 成部分為電子踏板單元、電控單元ecu,無(wú)刷直流電機(jī)、車 速采集模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)化模塊等，并且在電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)中, 電機(jī)控制器、無(wú)刷直流

7、電機(jī)單元、傳感器等是被同一個(gè)電控 單元控制的。本文中主要是對(duì)單一性的車輪控制進(jìn)行分析說(shuō) 明，其他的車輪可以通過(guò)相似的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。4結(jié)束語(yǔ)汽車電子制動(dòng)系統(tǒng)隨著科技的不斷進(jìn)步已經(jīng)成為未來(lái) 汽車制動(dòng)領(lǐng)域發(fā)展的重要方向。汽車制動(dòng)主要有緊急制動(dòng)與 普通制動(dòng)兩個(gè)方面，在緊急制動(dòng)中更多的會(huì)增加abs等控制 模塊以及相應(yīng)的算法。而普通制動(dòng)中主要是建立fpga作為 主控器的電機(jī)控制，采取的主要系統(tǒng)算法是pid模糊算法。 對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)中的控制模塊進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)與仿真研究，這 樣能夠證明程序的準(zhǔn)確性。但是在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)受到實(shí)現(xiàn)的 限制，模塊要在理論研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行系統(tǒng)的分析與仿真驗(yàn) 證，沒有對(duì)整體控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際

8、的驗(yàn)證5。因此汽車電 子制動(dòng)系統(tǒng)在這方面還有待進(jìn)一步的完善創(chuàng)新。采用fpga 的sopc技術(shù)，能夠?qū)?shù)據(jù)采集模塊、控制模塊以及模糊pid 算法模塊融合在一個(gè)系統(tǒng)中，對(duì)整體系統(tǒng)進(jìn)行仿真式檢測(cè)。 基金項(xiàng)目九江學(xué)院校級(jí)課題2011kj18用fpga技術(shù)產(chǎn)生混沌吸引 子的研究參考文獻(xiàn)1 周潤(rùn)景，圖雅，張麗敏.基于quartus ii的fpga/cpld 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例m.北京：電子工業(yè)出版社，2010 (8)： 408-411.2 李伯全，田洪勝，王瑞，等.基于fpga的emb力矩 電機(jī)控制器設(shè)計(jì)j.江蘇大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，2011 (7).3 stevekilts著.高級(jí)fpga設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)、和優(yōu)化 m.孟憲元譯.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2010 (2)：