abs課程設(shè)計報告

1、汽車電子控制技術(shù)課程設(shè)計題目防抱死制動系統(tǒng)設(shè)計系另U系動化系專業(yè)名稱自動化班級學(xué)號姓XX郵電大學(xué)移通學(xué)院自動化系制2013年12月摘要ABS是目前世界上普遍公認(rèn)的提高汽車安全性的有效措施之一，可以提高汽車制動過程中的操縱穩(wěn)定性和縮短制動距離。汽車檢測行業(yè)在近年來隨著汽車制造技術(shù)和檢測技術(shù)的進(jìn)步，也不斷發(fā)展壯大，在汽車運行管理部門動態(tài)監(jiān)督汽車技術(shù)狀況方面發(fā)揮著極其重要的作用。特別是隨著我國公路建設(shè)和道路運輸業(yè)的飛速發(fā)展，道路交通安全問題也越來越突出，要求進(jìn)一步重視和加強(qiáng)機(jī)動車輛安全技術(shù)狀況檢測已成為維護(hù)社會安定的一個重要課題。本文涉及的ABS性能的檢測，分軟件和硬件兩個部分，相輔相成共同完成檢測

2、。對一臺裝備了ABS的汽車進(jìn)行制動效果，ABS性能的評價和分析。計算機(jī)基于VisualBasic編譯開發(fā)相應(yīng)的應(yīng)用程序。檢測裝備傳感器安裝在一臺具有ABS的實驗汽車汽車?yán)锊⒄{(diào)試，完成對車輛行駛各種信息的采集。軟件完成數(shù)據(jù)的收集和處理通過人機(jī)對話，實現(xiàn)對該ABS性能的檢測和評價。隨著高等級公路的不斷增加，車輛平均行駛速度有了顯著提高。一方面車輛技術(shù)向高速性趨勢發(fā)展，但另一方面汽車保有量的迅速增加導(dǎo)致了行車密度的加大。因此，人們對汽車行駛安全性提出越來越高的要求。作為主動安全系統(tǒng)代表車防抱死制動系統(tǒng)（ABS是在這種背景提出和發(fā)展起來的。這種先進(jìn)的汽的氣塾吻聲盼”動系繽協(xié)矍卿是在這種背景提出和發(fā)展起

3、來的。這種汽車電子控制制動可以提高車輛制動過程中的操縱穩(wěn)定性和制動強(qiáng)度，改善車輛高速行駛的安全性，減少交通事故的發(fā)生。車輛ABS電子控制系統(tǒng)的開發(fā)，涉及到機(jī)械、電子、液壓技術(shù)、計算機(jī)軟硬件開發(fā)，以及試驗技術(shù)等方面。-|ZpjOM.目錄第一章1.防抱死制動系統(tǒng)基本原理21.1制動時汽車的運動21.1.1制動時汽車受力分析21.1.2車輪抱死時汽車運動情況31.2滑移率定義51.3滑移率與附著系數(shù)的關(guān)系61.4制動時車輪運動方程8第二章2.防抱死制動系統(tǒng)硬件設(shè)計92.1防抱死制動系統(tǒng)的布置形式與組成92.1.1防抱死制動系統(tǒng)的布置形式92.1.2防抱死制動系統(tǒng)的基本組成102.2防抱死制動系統(tǒng)輪速

4、傳感器選擇122.2.1霍爾傳感器的設(shè)計132.2.2霍爾開關(guān)電路的選擇142.3電源設(shè)計162.4信號輸入電路設(shè)計172.5車輪制動器的選擇17第三章3.防抱死制動系統(tǒng)軟件設(shè)計193.1控制方案和控制參數(shù)的選取193.2控制參數(shù)及其計算193.2.1門限減速度的求取193.2.2門限加速度的求取203.2.3車身參考速度的確定21第四章4.總結(jié)24第五章5.參考文獻(xiàn)25防抱死制動系統(tǒng)基本原理1.1制動時汽車的運動1.1.1制動時汽車受力分析汽車在制動的過程中主要受到地面給汽車的作用力、風(fēng)的阻力和自身重力的作用。地面對汽車的作用力乂分為：作用在車輪上垂直丁地面的支承力和作用在車輪上平行丁地面的

5、力。汽車在直線行駛并受橫向外界干擾力作用和汽車轉(zhuǎn)彎時所受到地面給汽車的力如圖2-1所示。其中Fx為地面作用在每個車輪上的地面制動力,他的大小決定丁路面的縱向附著系數(shù)和車輪所受的載荷。所有車輪上所受地面制動力的總和作為地面給汽車的總的地面制動力，他是使汽車在制動時減速并停止的主要作用力。Fy為地面作用在每個車輪上的側(cè)滑摩擦力，側(cè)滑摩擦力的大小取決丁側(cè)向附著系數(shù)和車輪所受的載荷，當(dāng)車輪抱死時，側(cè)滑摩擦力將變得很小，幾乎為零。汽車直線制動時，若受到橫向干擾力的作用，如橫向風(fēng)力或路面不平，汽車將產(chǎn)生側(cè)滑摩擦力來保持汽車的直線行駛方向，如圖2-1(a)圖2-1汽車直線和轉(zhuǎn)彎制動時的平面受力簡圖所示。若汽

6、車在轉(zhuǎn)彎時制動或在制動時轉(zhuǎn)彎，也將產(chǎn)生側(cè)滑摩擦力使汽車能夠轉(zhuǎn)向，如圖2-1(b斷示。地面制動力決定制動距離的長短，側(cè)滑摩擦力則決定了汽車制動時的方向穩(wěn)定性。這里將作用在前輪上的側(cè)滑摩擦力稱為轉(zhuǎn)彎力，將作用在后輪上的側(cè)滑摩擦力稱為側(cè)向力。轉(zhuǎn)彎力和汽車的方向操縱性有關(guān)，它保證了汽車能夠按照駕駛員的意愿轉(zhuǎn)向；側(cè)向力和汽車的方向穩(wěn)定性有關(guān)，它保證了汽車的行進(jìn)方向。轉(zhuǎn)彎力越大，汽車的方向操縱性越好；側(cè)向力越大，汽車的方向穩(wěn)定性越好。如上所述，施加適當(dāng)?shù)闹苿?，能夠有效地使汽車停下。制動?qiáng)度過大，是汽車發(fā)生各種危險運動狀況的主要原因。因此，汽車行駛時，要根據(jù)冰路、雪路、砂石路、壞路、水濕路、十路、直路、彎曲

7、路等道路條件，根據(jù)汽車速度、方向轉(zhuǎn)角等行駛條件進(jìn)行制動操作，必須時常注意不能讓車輪完全抱死。1.1.2車輪抱死時汽車運動情況車輪抱死時汽車所受到的側(cè)滑摩擦力將會變的很小，這將使汽車制動時保持方向操縱性和方向穩(wěn)定性的轉(zhuǎn)彎力和側(cè)向力變的很小，使汽車在制動時出現(xiàn)一些危險的運動情況。對ABS系統(tǒng)來說，就是要防止這些危險情況的出現(xiàn)。下面從汽車在一種路面上直線和轉(zhuǎn)彎制動兩方面簡單討論一下當(dāng)車輪抱死時汽車的運動情況。(1)汽車在一種路面上直線運動制動車輪抱死時可能出現(xiàn)的運動情況如圖2-2所示。圖2-2(a)為只有前輪抱死時，由于前輪的轉(zhuǎn)彎力基本為零，無法進(jìn)行正常的轉(zhuǎn)向操作。為制動時前輪全部抱死而后輪不抱死汽

8、車的運動情況示意，當(dāng)前輪抱死時轉(zhuǎn)彎力為零，駕駛員無法控制汽車的方向使汽車轉(zhuǎn)向來避讓前方的障礙物，這時由于汽車后輪不抱死，所以汽車仍具有側(cè)向力來維持方向穩(wěn)定性。圖2-2(b)為只有后輪抱死時，后輪的側(cè)向力接近于零，汽車仍具有方向操縱性，但會因后輪抱死而失去方向穩(wěn)定性使汽車側(cè)滑。汽車不能保持原來的行駛方向，由丁離心力和前輪轉(zhuǎn)向力的作用，汽車將一面旋轉(zhuǎn)一面沿曲線行駛(這種運動叫外旋轉(zhuǎn))。圖2-2(c的前后車輪全部抱死時時轉(zhuǎn)彎力和側(cè)向力都為零，這種狀態(tài)很不穩(wěn)定，路面不均勻、左右輪地面制動力不相等時，即使對汽車施加很小的偏轉(zhuǎn)力矩，汽車就會產(chǎn)生不規(guī)則運動而處丁危險狀態(tài)，在不規(guī)則旋轉(zhuǎn)的過程中將制動釋放，汽車

9、就會沿著瞬時行駛方向急速駛出，這也是很危險的。(2)汽車在一種路面上轉(zhuǎn)彎制動車輪抱死時可能出現(xiàn)的運動情況如圖2-3所示。所有這些運動情況若在制動時出現(xiàn)，都是極其危險的。從上面對出現(xiàn)這些危險運動情況的簡單分析可以看出，制動時車輪抱死導(dǎo)致汽車出現(xiàn)各種危險運動情況，實質(zhì)上是汽車因失去相應(yīng)的維持本身方向穩(wěn)定性方向操縱性的側(cè)滑摩擦力而使汽車出現(xiàn)這些運動情況，即車輪抱死導(dǎo)致汽車的側(cè)滑摩擦力為零。車輪的抱死程度和汽車的地面制動力及汽車的側(cè)滑摩擦力之間存在一定的關(guān)系，ABS之所以能防止汽車制動時出現(xiàn)危險的運動情況，就是根據(jù)這個關(guān)系來調(diào)整車輪的運動狀態(tài)，以避免側(cè)滑摩擦力為零。圖2-2汽車直線制動車輪抱死時的運動

10、情況圖2-3汽車轉(zhuǎn)彎制動車輪抱死時的運動情況1.2滑移率定義通常,汽車在制動過程中存在著兩種阻力：一種阻力是制動器摩擦片與制動鼓或制動盤之間產(chǎn)生的摩擦阻力，這種阻力稱為制動系統(tǒng)的阻力，由丁它提供制動時的制動力，因此也稱為制動系制動力；另一種阻力是輪胎與道路表面之間產(chǎn)生的摩擦阻力，也稱為地面制動力。地面對輪胎切向反作用力的極限值稱為輪胎-道路附著力，大小等丁地面對輪胎的法向反作用力與輪胎-道路附著系數(shù)的乘積。如果制動系制動力小丁輪胎-道路附著力，則汽車制動時會保持穩(wěn)定狀態(tài)，反之，如果制動系制動力大丁輪胎-道路附著力，則汽車制動時會出現(xiàn)車輪抱死和滑移。地面制動力受地面附著系數(shù)的制約。當(dāng)制動器產(chǎn)生的

11、制動系制動力增大到一定值（大丁附著力）時，汽車輪胎將在地面上出現(xiàn)滑移。汽車的實際車速與車輪滾動的圓周速度之間的差異稱為車輪的滑移率?；坡蔛的定義式為:(2-3)式中:S滑移率；Vt一汽車的理論速度（車輪中心的速度）；3一汽車車輪的角速度；r一汽車車輪的滾動半徑。由上式可知：當(dāng)車輪中心的速度(即汽車的實際車速)Vt等丁車輪的角速度3和車輪滾動半徑r乘積時，滑移率為零(S=0)，車輪為純滾動；當(dāng)3=0時,S=100%車輪完全抱死而作純滑動；當(dāng)0<S<100%時，車輪既滾動乂滑動。1.3滑移率與附著系數(shù)的關(guān)系圖2-4給出車輪與路面縱向附著系數(shù)和橫向附著系數(shù)隨滑移率變化的典型曲線。當(dāng)輪胎

12、純滾動時，縱向附著系數(shù)為零；當(dāng)滑移率為15%30%時，縱向附著數(shù)達(dá)到峰值;當(dāng)滑移率繼續(xù)增大，縱向附著系數(shù)持續(xù)下降，直到車輪抱死(S=100%),縱向附著系數(shù)降到一個較低值。另外，隨著滑移率增大，橫向附著系數(shù)急劇下降，當(dāng)車輪抱死時，橫向附著系數(shù)幾乎為零。從圖1可以看出，如果能將車輪滑移率控制在15%30%的范圍內(nèi)，則既可以使縱向附著系數(shù)接近峰值，同時乂可以兼顧到較大的側(cè)向附著系數(shù)。這樣，汽車就能獲得最佳的制動效能和方向穩(wěn)定性。ABS即是基丁這一原理而研制的。圖2-4滑移率與附著系數(shù)關(guān)系實驗證明，道路的附著系數(shù)受車輪結(jié)構(gòu)、材料，道路表面形狀、材料有關(guān)，不同性質(zhì)道路其附著系數(shù)變化很大。圖2.5給出了

13、不同類型路面上滑移率-縱向附著系數(shù)之間的關(guān)系于林ITWIT拍療圖2-5不同路面上縱向、側(cè)向附著系數(shù)與滑移率關(guān)系曲線由圖2-阿以看出，各種路面上的變化的總體趨勢是一致的。滑移率和縱向附著系數(shù)之間的關(guān)系曲線隨路面類型的不同，出現(xiàn)峰值的滑移率的取值也會不一樣，并且對應(yīng)不同路面類型的滑移率-縱向附著系數(shù)曲線在峰值附著系數(shù)后曲線下降的速度也不相同，在干燥的路面上下降的快些，在濕滑的路面上略微有些下降。一般干燥潔凈的平整水泥、瀝宵路面縱向峰值附著系數(shù)高達(dá)0.8-0.。而冰雪路面的縱向峰值附著系數(shù)低至0.1-02如果這種差別隨路面類型的不同變化比較明顯，則在設(shè)計ABS系統(tǒng)控制方法時，就必須考慮到隨路面類型的

14、不同而采取不同的控制目標(biāo)和策略。若汽車在同一種類型路面上制動時的初速度不一樣，車輪的縱向附著系數(shù)和滑移率之間的關(guān)系曲線也會略有不同，制動時的車速越高，車輪的縱向附著系數(shù)越低。但在同一路面上以不同制動初速度制動時車輪的附著系數(shù)-滑移率關(guān)系曲線不會有太大變化。總之，對丁在一種路面上制動的汽車,車輪附著系數(shù)和滑移率之間的非線性特性是決定汽車制動性能的主要因素。實際上，汽車的制動過程就是車輪和路面之間的一種非線性變化過程，即車輪附著系數(shù)隨車輪運動狀態(tài)非線性變化的過程，所以說汽車的制動過程是一種非線性的制動過程。制動時汽車通過制動系統(tǒng)改變車輪的運動狀態(tài)，從而改變車輪的滑移率，形成整個非線性的制動過程。1

15、.4制動時車輪運動方程制動過程單輪受力如圖2-6所示圖2-6制動過程車輪受力簡圖制動車輪軸荷與支撐力N平衡，該輪轉(zhuǎn)動慣量J,半徑r:,軸心平移速度V,轉(zhuǎn)動角速度，制動器制動力矩M,通常與車輪制動壓力成正比系數(shù)K,則有地面制動力Fb,緊急制動不計滑動阻力。則有I=F土（s）（2S）制動時制動力遠(yuǎn)大丁空氣阻力和滾動阻力,b*,Fb2r,分別為右側(cè)前后輪制動力，汽車初速為V。，質(zhì)量為m（重力G）,質(zhì)心c到前后軸距離kh,軸距L,輪距B,質(zhì)心高h(yuǎn)g,汽車制動減速為聽5強(qiáng)隊+喝+喝26）It前軸載荷<2-7后軸載荷（2-0）制動時附加轉(zhuǎn)向力矩"一F.K.F*.EF,:卜.F，"

16、一¥=%+聘1(2-1。)從式(2-4河知，調(diào)節(jié)制動壓力可以使車輪角減速度產(chǎn)生變化：從式(2-10計算制動時的瞬時車速V，可計算各車輪滑移率，從式(2-7)(2-8四各軸載荷可以判斷道路附著系數(shù)，并進(jìn)行調(diào)節(jié)，故知ABS可以用dW/dt(角加速度)或滑移率S,或滑移率與角加速度聯(lián)合作為控制參數(shù)。防抱死制動系統(tǒng)碩件設(shè)計2.1防抱死制動系統(tǒng)的布置形式與組成2.1.1防抱死制動系統(tǒng)的布置形式ABS系統(tǒng)中，能夠獨立進(jìn)行制動壓力調(diào)節(jié)的制動管路稱為控制通道。如果對某車輪的制動壓力可以進(jìn)行單獨調(diào)節(jié)，稱這種控制方式為獨立控制；如果對兩個(或兩以上)車輪的制動壓力一同進(jìn)行調(diào)節(jié)，則稱這種控制方式為一同控制

17、。在兩個車輪的制動壓力進(jìn)行一同控制時，如果以保證附著力較大的車輪不發(fā)生制動抱死為原則進(jìn)行制動壓力調(diào)節(jié)，稱這種控制方式為按高選原則一同控制；如果以保證附著力較小的車輪不發(fā)生制動抱死為原則進(jìn)行制動壓力調(diào)節(jié)，則稱這種控制方式為按彳氐選原則一同控制。(1)三通道ABS四輪ABS大多為三通道系統(tǒng)，而三通道系統(tǒng)都是對兩前輪的制動壓力進(jìn)行單獨控制，對兩后輪的制動壓力按低選原則一同控制，其布置形式見圖3-1(c(d)、(e)。(C)(d)控制通道輪速傳夠器圖3-1©(d)、(e)圖(c)所示的按對角布置的雙管路制動系統(tǒng)中，雖然在通往四個制動輪缸的制動管路中各設(shè)置一個制動壓力調(diào)節(jié)分裝置，但兩個后制動壓

18、力調(diào)節(jié)分裝置卻是由電子控制裝置一同控制的，實際上仍是三通道ABS。由丁三通道ABS對兩后輪進(jìn)行一同控制，對丁后輪驅(qū)動的汽車可以在變速器或主減速器中只設(shè)置一個轉(zhuǎn)速傳感器來檢測兩后輪的平均轉(zhuǎn)速。汽車緊急制動時，會發(fā)生很大的軸荷轉(zhuǎn)移(前軸荷增加，后軸荷減小)，使得前輪的附著力比后輪的附著力大很多(前置前驅(qū)動汽車的前輪附著力約占汽車總附著力的70%80%)。對前輪制動壓力進(jìn)行獨立控制，可充分利用兩前輪的附著力對汽車進(jìn)行制動，有利丁縮短制動距離，并且汽車的方向穩(wěn)定性卻得到很大改善。本設(shè)計就是為三通道ABS。2.1.2防抱死制動系統(tǒng)的基本組成ABS系統(tǒng)主要由傳感器、電子控制單元(ECU)和電磁閥三部分組成

19、，其系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)組成圖如圖3-2所示。傳感器一般安裝在車輪上以測量車輪的轉(zhuǎn)速，傳感器一般為磁電感應(yīng)式。ABS工作時ECU接收傳感器送來的車輪信號，一般為符合ECU電壓要求的矩形電壓波，然后固化在ECU中的程序根據(jù)各個車輪的速度來決定對各個車輪的制動液壓力如何調(diào)節(jié)，并輸出相應(yīng)的控制信號給各個車輪的液壓控制單元。液壓控制單元接收到信號后對車輪分泵的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。傳感器的作用是為ECU提供車輪的運動情況，ECU是ABS系統(tǒng)的控制中心，ECU中固化的程序?qū)嶋H上是ABS的控制方法，而液壓控制單兀是ABS控制方法的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。3-2(a)ABS系統(tǒng)的組成(分置式)1、前輪速度傳感器2、制動壓力調(diào)節(jié)裝置3、A

20、BS電控單元4、ABS警告燈5、后輪速度傳感器6、停車燈開關(guān)7、制動主缸8、比例分配閥9、制動輪缸1口蓄電池11、點火開關(guān)電子控制畢-元ECU左輪通度住感嘩酣用心輪制動Is*邑磁的A制以1輪LlA»電碑峋制功輪ir扃軸占:松埋職傳瞠眼后柄布輪3-2(b)系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)框圖圖3-2ABS系統(tǒng)的組成2.2防抱死制動系統(tǒng)輪速傳感器選擇(1)霍爾輪速傳感器'霍爾輪速傳感器也是由傳感頭和齒圈組成。傳感頭由永磁體，霍爾元件和電子電路等組成，永磁體的磁力線穿過霍爾元件通向齒輪，如圖3-7所示圖3-7霍爾輪速傳感器示意1、磁體2、霍爾元件3、齒圈當(dāng)齒輪位丁圖中(a所示位置時，穿過霍爾元件的磁力

21、線分散，磁場相對較弱；而當(dāng)齒輪位丁圖中(b)所示位置時，穿過霍爾元件的磁力線集中，磁場相對較強(qiáng)。齒輪轉(zhuǎn)動時，使得穿過霍爾元件的磁力線密度發(fā)生變化，因而引起霍爾電壓的變化，霍爾元件將輸出一個毫伏(mV)級的準(zhǔn)正弦波電壓。此信號還需由電子電路轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的脈沖電壓?；魻栞喫賯鞲衅骶哂幸韵聝?yōu)點：其一是輸出信號電壓幅值不受轉(zhuǎn)速的影響。；其二是頻率響應(yīng)高。其響應(yīng)頻率高達(dá)20kHz,相當(dāng)丁車速為1000km/h時所檢測的信號頻率；其三是抗電磁波干擾能力強(qiáng)。因此，霍爾傳感器不僅廣泛應(yīng)用丁ABS輪速檢測，也廣泛應(yīng)用丁其控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速檢測。霍爾式輪速傳感器與電磁感應(yīng)式輪速傳感器比較具有以下優(yōu)點：(1) 隨著輪速的

22、變化，輸出信號的幅值是不變的。(2) 頻率響應(yīng)高，響應(yīng)頻率高達(dá)20khz,用丁ABS系統(tǒng)中可檢測到約1000Km/h速度信號，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足使用要求。(3)抗電磁十?dāng)_能力強(qiáng)，由于輸出信號在整個輪速范圍內(nèi)不變，而且幅值較高,所以抗電磁十?dāng)_能力很強(qiáng)。鑒于霍爾傳感器的比較優(yōu)點，本設(shè)計采用霍爾輪速傳感器。2.2.1霍爾傳感器的設(shè)計霍爾輪速傳感器要包括開關(guān)型集成霍爾傳感器和線性集成霍爾傳感器兩種。集成霍爾傳感器是在制造硅集成電路的同時，在硅片上制造具有傳感器功能的霍爾效應(yīng)器件，因此使集成電路具有對磁場敏感的特性。霍爾開關(guān)電路乂稱霍爾數(shù)字電路，乂穩(wěn)壓器、霍爾片、差分放大器，施密特觸發(fā)器和輸出級組成。在外磁場的作

23、用下，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度超過導(dǎo)通閥時，霍爾電路輸出管導(dǎo)通，輸出低電平，之后，B增加，仍保持導(dǎo)通。若外加磁場的B值降低到BRP2,輸出管截止，輸出高電平。我們稱BOP為工作點,BRP釋放點。BOP-BRP=BH稱為回差?；夭畹拇嬖谑归_關(guān)電路的抗十?dāng)_能力增強(qiáng)。本系統(tǒng)采用的是三通道四傳感器布置形式，需要四個傳感器?；魻杺鞲衅鞯慕M成：傳感頭，齒圈。傳感頭由永磁體霍爾元件和電子電路組成。2.2.2霍爾開關(guān)電路的選擇霍爾輪速傳感器的關(guān)鍵元件是霍爾元件，要求它能夠輸出較大的霍爾電壓，而溫度漂移要盡可能小，并且要求它后面的電路盡可能的簡單一些，這樣可以使體積減小提。高可靠性。本系統(tǒng)選用XX中旭電子公司生產(chǎn)的CS31

24、21型霍爾開關(guān)電路。這種開關(guān)電路由電壓調(diào)整電路、霍爾電壓發(fā)生器、差分放大器、施密特觸發(fā)器、反向電壓保護(hù)器、溫度補(bǔ)償電路及集電極開關(guān)輸出極組成能將磁場信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字電壓輸出，對溫度和電壓的變化更加穩(wěn)定。其應(yīng)用參數(shù)是：電壓電源范圍寬VCC4.5V30V;工作溫度范圍寬-40125攝氏度；電壓極性反向保護(hù)器，無觸點、快速響應(yīng)性好，頻率高，壽命長，可直接同TTL、MOS等邏輯電路接口，體積小，安裝方便。經(jīng)過霍爾元件中的信號變化過程:本系統(tǒng)選擇霍爾開關(guān)型傳感器其結(jié)構(gòu)原理圖為:VCC圖3-8霍爾開關(guān)電路原理圖1引腳接5v電源；2引腳接地；3接輸出霍爾傳感器在ABS系統(tǒng)中的接線圖為：圖3-9霍爾傳感器在AB

25、S系統(tǒng)中的接線圖霍爾元件與永磁鐵封裝在一起，經(jīng)過TTL電路緩沖可以直接傳送到單片機(jī)的高速輸入端口。車輪輪速傳感器乂齒圈和霍爾傳感頭兩部分組成，齒圈安裝在隨車輪一同轉(zhuǎn)動的部件上，如半軸套筒，轉(zhuǎn)向節(jié)，制動底盤。為了保證輪速傳感器無錯誤信號輸出，安裝輪速傳感器時應(yīng)使傳感頭精確地對準(zhǔn)齒圈，應(yīng)保證它們之間有適當(dāng)?shù)目諝忾g隙，并要求安裝牢固。只有這樣才能保證汽車在制動過程中的振動不會干擾和影響傳感信號，做到無誤的輸出。為了避免灰塵和濺泥、水，應(yīng)適當(dāng)?shù)拿芊夂蜐櫥胧?。在確定了傳感器的安裝方案和選擇好傳感器之后，根據(jù)安裝的位置，安裝的空間的大小以及所用的傳感器的技術(shù)參數(shù)，設(shè)計轉(zhuǎn)速傳感器的目標(biāo)齒盤。對齒盤的設(shè)計應(yīng)

26、當(dāng)有這樣的要求：齒盤的設(shè)計應(yīng)保證產(chǎn)生的車速信號的頻率在傳感器的測量范圍內(nèi)；車速測量的誤差要小；使輸出的脈沖信號有合適的占空比；便丁加工，穩(wěn)定性好。2.3電源設(shè)計電子控制單元的核心是單片機(jī)，其對供電電源的要求很高。而蓄電池的電壓是不穩(wěn)定的，大電感用電器在斷開時會在電路中產(chǎn)生高頻振蕩電磁波，峰值可達(dá)到280V,同時點火電路造成的負(fù)脈沖電壓峰值可達(dá)50100V,并在電氣系統(tǒng)中以一定頻率出現(xiàn)。因此，設(shè)計電源時必須考慮這些問題。系統(tǒng)穩(wěn)壓電源如圖3-9.它能把蓄電池提供的不穩(wěn)定的24V電壓變?yōu)榭晒﹩纹瑱C(jī)80C196KC使用的高穩(wěn)定電壓4.55.5V。此電壓變換電路采用78XX系列集成三端穩(wěn)壓器。三端穩(wěn)壓電

27、源輸出電流為100mA3A,穩(wěn)壓系數(shù)為0.005%0.02%,紋波抑制比為5668dB,能夠較好的滿足單片機(jī)對電壓的需求。圖3-12中，C1可以防止由丁輸入引線較長帶來的電感效應(yīng)而產(chǎn)生的自激。C2用來減小由丁負(fù)載電流瞬時變化而引起的高頻干擾。圖3-12電源電路2.4信號輸入電路設(shè)計車輪輪速是ABS系統(tǒng)的主要輸入信號，該信號的采集、處理對丁整個系統(tǒng)的控制至關(guān)重要。為了使采集到的輪速信號能被單片機(jī)正確識別，本系統(tǒng)采用的霍爾傳感器它是將傳感器與信號處理電路制成一體，由丁他能直接輸出標(biāo)準(zhǔn)方波信號，非常適合丁HIS高速通道采集，80c196kc的四個HIS口可以直接接受四個輪速傳感器的脈沖信號，并可以同

28、時記錄某一時間觸發(fā)時的狀態(tài)和時刻。它們之間的信號聯(lián)系參照下圖所示：圖3-13輪速信號輸入電路方框圖輸入電路的連線圖:圖3-14輪速信號輸入電路圖2.5車輪制動器的選擇汽車用車輪制動器分為鼓式和盤式兩種。它們的區(qū)別在丁前者的摩擦副中的旋轉(zhuǎn)元件為制動鼓，其圓柱面為工作面；后者的摩擦副中的旋轉(zhuǎn)元件為圓盤狀制動盤，其端面為工作表面。本系統(tǒng)選擇盤式制動器圖3-21浮動式制動鉗示意圖1、摩擦塊2、密封圈3、鉗體4、活塞5、滑銷6、支架7、制動防抱死制動系統(tǒng)軟件設(shè)計3.1控制方案和控制參數(shù)的選取防抱死制動系統(tǒng)發(fā)展至今，大多數(shù)產(chǎn)品都采用加、減速度門限控制，并附加一些輔助門限，并不涉及具體系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。這對非

29、線性系統(tǒng)的控制，是一種有效的方法，但系統(tǒng)的控制邏輯比較復(fù)雜，波動大?？紤]到控制精度、實時性、設(shè)計成本等要求，本ABS設(shè)計方案擬采用門限控制方法。表4-1邊界條件遷稅條件下次控制氓程1樂mcnVY2to>+«?¥保壓誠壓3保壓增壓本系統(tǒng)的預(yù)選條件是角減速度低丁門限減速度，選擇的復(fù)選條件是角加速度大丁門限加速度。3.2控制參數(shù)及其計算3.2.1門限減速度的求取在車輪制動過程的開始，主要是對車輪施加壓力，計算出車輪的角減速度值，并集合滑移率和車輪的制動的制動速度等因素來對其產(chǎn)生的輪減速度值進(jìn)行修正，將得出的參數(shù)作為門限值，假定路面的狀況一定，則無論車輪的滑移率在任何范圍內(nèi)變

30、化，其路面附著系數(shù)都不會超過某一定值，即制動力總是滿足：Fbpmg(41)當(dāng)車輪的減速度超過路面所提供的最大附著力,車輪可能出現(xiàn)抱死傾向,丁是得到的最簡單的ABS邏輯：pg/r(42)從這一個最原始的控制邏輯出發(fā)，并考慮了對p值產(chǎn)生影響的主要參數(shù)-滑移率，制動過程中的輪速，初始采集到的減速度值進(jìn)行修正?；坡蕦Ψ逯蹈街禂?shù)的影響:附著系數(shù)一一滑移率關(guān)系曲線線性如圖24所示。由關(guān)系圖我們得到以下峰值附著系數(shù)隨滑移率變化的關(guān)系式:(43)(44)上式中Sr最佳滑移率；一一附著系數(shù)S車輪滑移率；一一滑移率為1時的附著系數(shù)p峰值附著系數(shù)車輪速度對峰值附著系數(shù)的影響：輪胎滾動速度對附著系數(shù)有較大的影響，

31、一般的近似表達(dá)式為：0.80.005r(45)不同路面應(yīng)設(shè)置不同的減速度門限值，在高附著系數(shù)路面制動時，所達(dá)到的峰值附著系數(shù)的輪角減速度小，因而在其他條件都相同時高附著系數(shù)應(yīng)具有較大減速度門限值，而低附著系數(shù)路面應(yīng)當(dāng)有較小的門限值，防抱死控制要形成循環(huán)，則應(yīng)使防抱死的控制狀態(tài)運行到輪胎特性曲線的不穩(wěn)定區(qū)，所以門限值要大丁達(dá)到峰值附著系數(shù)時的角減速度值即：3.2.2門限加速度的求取加速度門限值決定著車輛速度的恢復(fù)，如果設(shè)置的門限值太大，車輪可能無法達(dá)到這以門限值。在這種情況下就有可能出現(xiàn)失控是車速一直處丁恢復(fù)的狀態(tài)，如果設(shè)置的門限值太小則車輪沒有充分恢復(fù)就進(jìn)入下一個循環(huán)。這樣產(chǎn)生逐漸抱死的趨勢。

32、所以在實際的設(shè)定中，要綜合考慮各種因素的影響，根據(jù)不同的車型和路面狀況進(jìn)行大量的試驗來確定所選的加速度和減速度的門限值3.2.3車身參考速度的確定目前測定參考速度的方法有兩種，一種是使用多普勒雷達(dá)，另一種是采用五輪儀。多普勒雷達(dá)價格較高在實際應(yīng)用中不現(xiàn)實，五輪儀的外觀乂不能滿足人們的期望，因此汽車一般不采用直接測量的方法獲得實際的車速，而是采用簡介的方法油車輪的角速度和附加速度構(gòu)成車輪的參考速度。本系統(tǒng)輪速脈沖輸入信號的頻率、周期的確定：輪速計算公式：(47)取r=0.3m,z=100，車輪的控制范圍為：5Km/h300Km/h則信號頻率范圍為：fN2r300100fmin4423Hz23.1

33、40.33.6翌0073.7Hz23.140.33.6信號周期范圍為:Tmax13.5msTmin225.6s則每個脈沖信號的高低電平持續(xù)的最短事件是113s.系統(tǒng)采用16MHz晶振頻率，由丁每8個狀態(tài)周期記數(shù)一次，所以系統(tǒng)每1s對HIS引腳采樣一次。113s»1s。所以能夠滿足系統(tǒng)的對脈沖寬度的要求。因為數(shù)據(jù)采集的精度將極大影響控制效果。所以提高輪速信號的采樣精度就變得非常重要。對丁車速的測量，有兩種方法:直接送計算機(jī)的計數(shù)電路，從而得到輪速；有:頻率法、周期法、多倍周期法、精度自適應(yīng)法。先進(jìn)行F/V轉(zhuǎn)換，再送計算機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換而得到輪速。對丁輪速低頻測量，周期法精度較高；對丁輪速高頻測量，頻率法精度較高。如果把周期法和頻率法結(jié)合起來，采用輪速脈沖周期倍乘措施，可以擴(kuò)展輪速測量范圍，提高測量精度。但是，由