摘 要
随着汽车电子技术、自动控制技术的逐步成熟和汽车网络通信技术的广泛应用,汽车线控技术也逐步得到青睐和深入研究是汽车未来的发展趋势。
汽车线控技术就是将驾驶员的操纵动作经过传感器变成电信号,通过电缆直接传输到执行机构的一种系统。目前包括线控换档系统、线控制动系统、线控悬架系统、线控增压系统、线控油门系统及线控转向系统。其中线控转向系统在高级轿车、跑车及概念车上有广泛的应用,它为自动驾驶提供了良好的平台。
汽车离合器操纵形式有液压和拉线式两种。其中拉线式布置方便,摩擦损失大机械式受车架、车身变形影响大,两种机械式操纵机构的比较杆系传动优点:结构简单;成本低;寿命长;可靠性高;缺点:关节点多,摩擦损失大,不适合远距离操纵,受车身或车架的变形影响。拉线传动优点:结构简单;成本低;克服了杆系传动的不适合远距离操纵,受车身或车架的变形影响缺点;可采用吊挂式的踏板;缺点:寿命短,拉伸刚度小;拉伸变形导致增加踏板行程。
本设计针对拉线操纵式离合器设计线控操纵系统,可与原系统的功能进行切换工作。
关键词:线控离合器;H桥;PWM控制;控制策略;传感器
ABSTRACT
As automobile electronic technology , Automatic control technology gradually mature and car network communications technology is widely used , Automotive wire control technology is also gradually gain favour is car further research and the future trend of development.
Automotive wire control technology is the driver through sensor into electrical signal manipulation of action, Through the cable directly transmission to the actuator a system. Currently include wire control shift system, line control servo system, line control suspension system, Wire control the pressurization system, line oil-control door system and wire control steering system. Including wire control steering system in limousines, sports car And concept car, it is widely used for automated driving to provide a good platform.
Clutch manipulations hydraulic and farrowed type two kinds. Including farrowed type decorates convenient, Friction loss is big, By frame, body spurt type deformation great influence, Two kinds of mechanical control mechanisms of comparative bar transmission advantages: simple structure; Cost is low; Long life. High reliability; Faults: jointing, friction loss more big, do not suitable for long-distance manipulation, The body or frame by deformation. Farrowed transmission advantages: simple structure; Cost is low; Overcome the rod is not suitable for long-distance manipulation of transmission of, The body or frame by deformation faults. Can use hanging pedal; Faults: short life, stretching stiffness is small; Tensile deformation to lead to a rise in pedal stroke.
This design for farrowed manipulate type clutch design control systems, can wire with the original system function shifts.
Keywords: wire control clutch; H bridge; PWM control; Control strategies; sensor
目 录
摘要I
AbstractⅡ
绪论1
1.1 选题的目的和意义1
1.2 线控技术现状分析7
1.3 线控技术发展前景2
1.4 研究内容和需解决的主要问题3
第2章 线控离合器系统4
2.1线控离合器控制系统4
2.2线控离合器控制系统结构4
2.2.1 机械式离合器结构、原理4
2.2.2 线控离合器结构、原理5
2.3 线控离合器系统存在主要问题7
2.3.1 线控离合器的优点7
2.3.2 系统存在的主要问题8
2.4 本章小结8
第3章 线控离合器数学模型和控制策略10
3.1 系统建模10
3.1.1 线控离合器机构10
3.1.2 工作过程分析10
3.1.3 齿轮传动及齿隙影响10
3.2 控制策略分析11
3.3 本章小结12
第4章 控制系统硬件设计13
4.1 控制系统结构13
4.2 控制系统电路设计14
4.2.1 单片机的选择14
4.2.2 飞思卡尔单片机的简介及优点15
4.2.3 信号处理电路设计17
4.3 驱动电路设计18
4.3.1 H桥驱动电路18
4.3.2 PWM模块及工作原理20
4.3.3 使能控制和方向逻辑22
4.4 直流电机控制原理23
4.4.1直流电机控制原理23
4.4.2 直流电机的可逆 PWM控制电路24
4.4.3 PID控制原理25
4.5 本章小结27
第5章 控制系统软件设计29
5.1 软件系统总体分析29
5.2 控制功能软件设计30
5.2.1 功能子程序设计30
5.2.2 控制功能程序编写31
5.3 本章小结35
结论36
参考文献37
致谢38
附录39
附录 A139
附录 A243
第1章 绪 论
1.1 选题的目的和意义
目的:随着汽车电子技术、自动控制技术的逐步成熟和汽车网络通信技术的广泛应用,汽车线控技术也逐步得到青睐和深入研究是汽车未来的发展趋势。
汽车线控技术就是将驾驶员的操纵动作经过传感器变成电信号,通过电缆直接传输到执行机构的一种系统。目前包括线控换档系统、线控制动系统、线控悬架系统、线控增压系统、线控油门系统及线控转向系统。其中线控转向系统在高级轿车、跑车及概念车上有广泛的应用,它为自动驾驶提供了良好的平台。
汽车离合器操纵形式有液压和拉线式两种。其中拉线式:布置方便,摩擦损失大机械式受车架、车身变形影响大两种机械式操纵机构的比较杆系传动:优点:结构简单;成本低;寿命长;可靠性高;缺点:关节点多,摩擦损失大,不适合远距离操纵,受车身或车架的变形影响。拉线传动:优点:结构简单;成本低;克服了杆系传动的不适合远距离操纵,受车身或车架的变形影响缺点;可采用吊挂式的踏板;缺点:绳索的寿命短,拉伸刚度小;拉伸变形导致增加踏板行程。本设计针对拉线操纵式离合器设计线控操纵系统,可与原系统的功能进行切换工作。
意义:由于操纵控制通过驾驶员的手完成,不需要转向盘、转向柱和脚踏板,这样就减少了正面碰撞时的潜在危险性,改善了汽车的安全性和舒适性,并为汽车设计提供了更大的设计空间,便于实现个性化设计。由于驾驶特性如制动、转向、加速等过程都是程序设定的,设计师可设计不同的程序供用户选择。同时汽车比质量变轻,性能高(响应快)。线控系统取消了许多机械连接装置、液压装置和气压装置,简化了结构和生产工艺并简化维护工作,可能磨损的部件更少了,维护用品也可大大减小,减少维护费用。若使用线控制动无需制动液,使汽车更为环保,减少维护。汽车的车内娱乐装置也集成到网络之中,使得汽车导航和自动驾驶成为可能,整个汽车就是一个完整的电路整体。安装测试简单快捷,更稳固的电子接口(模块结构),隔板间无机械连接,简单布置就能增加电子控制功能。线控技术将会给汽车产业的发展带来了划时代的飞跃。
当然,目前线控技术还有很多的不足,如电子设备还相当的不可靠——电磁干扰、器件失效、软件程序的设计、网络攻击等等。一旦电路失效而没有机械冗余就会导致灾难性的后果——转向失灵、油门难以控制和不能制动!所以线控技术研究的重点应该是系统的可靠性和安全性。
1.2 线控技术现状分析
目前,线控技术已经被广泛用于航空业,用线控制系统来取代传统的液压和机械系统已经成为技术发展的趋势,采用线控技术的制动系统、转向系统、传动系统有望在未来汽车上率先获得应用,不久的将来线控离合器也

