汽车ABS系统及控制系统设计说明书[带图纸].doc

本科生毕业设计第1页目录1防抱死制动系统概述.11.1ABS的功能.11.2防抱死制动系统的发展历史.21.3防抱死制动系统的发展趋势.31.4国内ABS系统研究的理论状态和具有代表的ABS产品公司.52防抱死制动系统基本原理.72.1制动时汽车的运动.72.1.1制动时汽车受力分析.72.1.2车轮抱死时汽车运动情况.82.2滑移率定义.102.3滑移率与附着系数关系.102.4制动时车轮运动方程.122.5采用防抱死制动的必要性.132.6防抱死制动系统的基本工作原理.143防抱死制动系统硬件设计.183.1防抱死制动系统的布置形式与组成.183.1.1防抱死制动系统的布置形式.183.1.2防抱死制动系统的基本组成.213.280C196KC最小系统.233.2.1CPU简介.243.2.2时钟电路设计.283.3防抱死制动系统轮速传感器选择.293.3.1霍尔传感器的设计.323.3.2霍尔开关电路的选择.323.3.3传感器齿盘的设计.343.4防抱死制动调压系统工作过程9.353.5电源设计.393.6信号输入电路设计.393.7电磁阀驱动电路的设计.403.8泵电机驱动电路的设计.433.9ABS系统报警LED灯设计.443.10EPROM和RAM的扩展.453.11故障诊断硬件电路设计.473.12硬件抗干扰设计.483.13车轮制动器的选择.52本科生毕业设计第2页4防抱死制动系统软件设计.544.1控制方案和控制参数的选取.554.2控制参数及其计算.564.2.1门限减速度的求取.564.2.2门限加速度的求取.584.2.3路面识别技术.584.2.4车身参考速度的确定.584.3控制过程.624.4程序设计.655结论与展望.675.1研究工作总结.675.2防抱死制动系统发展方向.67参考文献.70英文翻译.68附录.77致谢.84摘要ABS系统可以显著提高或改善汽车紧急制动时的操控性和稳定性，缩短了制动距离，是一种新型的汽车电子控制产品，并得到了越来越广泛的应用。本文以轿车为研究对象，展开对汽车ABS的研究。主要完成了以下的工作：通过对单个车轮时的受力分析确定了影响车轮附着系数的主要因素；通过比较电磁感应式轮速传感器和霍尔效应传感器的性能优缺点，采用并设计了霍尔效应式轮速传感器；本科生毕业设计第3页通过对控制结构的分析设计了以INTEL公司生产的80C196KC单片机为核心的实时控制系统，包括信号输入电路、控制输出电路、驱动电路等硬件部分；经比较各种控制方案，确定了“逻辑门限制法”作为控制方案，并选用加速度和滑移率的组合作为控制参数。采用事件门限来计算车轮的转速。本文通过学习比较根据所学只是设计了ABS控制系统。从理论上实现了ABS的控制功能，完成了设计要求。在设计过程中对汽车制动理论和制动装置有了较为深入的了解，扩大了自己的知识面，自己解决问题的能力也得到了提高。关键词：防抱死制动系统电子控制单元门限值滑移率轮速传感器本科生毕业设计第4页ABSTRCTAnti-lockBrakingSystem(ABS)isanimportantdevicetoimprovetheactivesafetyofvehicle.ABScangreatlyimprovesteeringcontrolabilityduringthebrakemaneuverandshortenstoppingdistance.Todaywiththeimprovementofthevehiclespeed,ABSisappliedwidely.Withthecarastheresearchobject,theresearchonABShasbeencarriedon.Andaseriesofworkwerefinished:Thedynamicsituationofwheelwasanalyzed.Then,themodelofhydraulicABSwasbuiltandassuredmaincomplicationaffectthewheelerappendiculatecoefficient.BycomparingthecapabilityofelectromagnetismrotatespeedsensorwithHouerrotatespeedsensor,wechosethelater,andhavedesignedasensorofthiskind.Viaanalysethecontrolsystemstructure,wehavedesignedareal-timesystemwiththesinglechip80c196kcproducedbyIntelcompany.Itcompriseswithsignalinput,singlechipsystem,output,driveelectrocircuitandotherwisepartsofhardwaresegment.Aftercomparingthedifferentprojectsofthecontrollers,themethodoflogicratehasbeencomfirmed,andthecombinationofaccelerationandslippagerateasbeenchoseascontrolparameters.Thetimegatemethodtocalculatethewheelrotatespeedwasadopted.Inthispaper,basedontheknowledgeIhavemastered,IdesignedaABSsystemandrealizedthecontrolfunctionintheory,accomplishedmyassignment.Ihavegottenain-depthunderstandofmotorcartrigtheoryandequipment.Itwidenmyknowledgescope,improvedmyabilityofsolvingproblems.Kyewords:ABSelectroniccontrolslippagegaterotatespeedsensor本科生毕业设计第5页1防抱死制动系统概述1.1ABS的功能汽车ABS在高速制动时用来防止车轮抱死，ABS是英文Anti-lockBrakeSyetem的缩写，全文的意思是防抱死制动系统，简称ABS。凡驾驶过汽车的人都有这样的经历：在积水的柏油路上或在冰雪路面紧急制动时，汽车轻者会发生侧滑，严重时会掉头、甩尾，甚至产生剧烈旋转。制动力过大，将使车轮抱死，汽车方向失去控制后，若是弯道就有可能从路边滑出或闯入对面车道，即使不是弯道也无法躲避障碍物，产生这些危险状况的原因在于汽车的车轮在制动过程中产生抱死现象，此时，车轮相对于路面的运动不再是滚动，而是滑动，路面作用在轮胎上的侧滑摩擦力和纵向制动力变得很小，路面越滑，车轮越容易。总之，汽车制动时车轮如果抱死将产生以下不良影响：方向失去控制，出现侧滑、甩尾，甚至翻车；制动效率下降，延长了制动距离；轮胎过度磨损，产生“小平面”，甚至爆胎。ABS防抱死制动装置就是为了防止上述缺陷的发生而研制的装置，它有以下几点好处：增加制动稳定性，防止方向失控、侧滑和甩尾；提高制动效率，缩短制动距离（松软的沙石路面除外）；减少轮胎磨损，防止爆胎。现代轿车的ABS由输入传感器、控制电脑、输出调制器及连接线等组成。输入传感器通常包括死个车轮的轮速信号、刹车信号，个别车型还有减速度信号、手刹车或车油面信号。ABS的第一个优点是增加了汽车制动时候的稳定性。汽车制动时，四个轮子上的制动力是不一样的，如果汽车的前轮抱死，驾驶员就无法控制汽车的行驶方向，这是非常危险的；倘若汽车的后轮先抱死，则会出现侧滑、甩尾，甚至使汽车整个掉头等严重事故。ABS可以防止四个轮子制动时被完全抱死，提高了汽车行驶的稳定性。汽车生产厂家的研究数据表明，装有ABS的车辆，可使因车论侧滑引起的事故比例下降8%左右。ABS的第二个优点是能缩短制动距离。这是因为在同样紧急制动的情况下，ABS可以将滑移率（汽车华东距离与行驶的比）控制在20%左右，即可获得最大的纵向制动力的结果。ABS的第三个优点是改善了轮胎的磨损状况，防止爆胎。事实上，