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硕士论文 基于机电系统动力学联合仿真模型的微型轿车e p s 控制器开发 摘要 汽车电动助力转向系统( e l e c t r i cp o w e rs t e e r i n gs y s t e m ，简称e p s ) ，由于具有机械 式和液压式转向系统无可比拟的优势，是汽车动力转向系统和汽车技术发展的重点之 一。鉴于当前国内e p s 研究和产业化的现状，开展e p s 总成及其部件的研发具有重要 的理论和实际意义。本课题在e p s 理论研究和试验仿真研究的基础上，进行了微型轿车 e p s 控制器的具体开发，最终实现了台架试验性能良好的e p s 控制系统。 本文首先分析了e p s 系统基本工作原理及其特点；系统研究了e p s 基本控制策略， 并设计了本课题所研究的微型轿车e p s 的控制策略。 然后建立了微型轿车e p s 样车机电系统动力学联合仿真模型，编制了转向性能试 验仿真控制文件，完成对e p s 样车的转向性能试验仿真分析。仿真试验结果表明：e p s 样车转向轻便性能良好，转向回正性能良好，蛇行试验性能较好；初步验证了微型轿车 e p s 控制策略的控制性能。 随后设计了基于f r e e s c a l e1 6 位数字信号处理器( d s p ) m c 5 6 f 8 0 1 3 的微型轿车e p s 控制器硬件系统；并以所设计e p s 控制策略及硬件系统为基础，设计了微型轿车e p s 控制器软件系统，完成了微型轿车e p s 控制器的主体设计开发工作。 最后对所设计的微型轿车e p s 控制器进行了台架试验。台架试验结果表明：微型轿 车e p s 系统在线性能良好；助力控制性能良好，回正控制性能良好，并可满足阻尼控制 的要求；系统输出转矩可以较好的跟随转向盘输入转矩变化，系统随动性能良好；进一 步验证了微型轿车e p s 控制器及其控制策略的控制性能。 关键词：e p s ，控制器，硬件系统，软件系统，联合仿真，台架试验 a b s t r a c t硕士论文 a b s t r a c t a u t o m o b i l ee l e c t r i cp o w e rs t e e r i n gs y s t e m ( e p s ) ，、i t l li t sc o n s i d e r a b l ea d v a n t a g e st o m e c h a n i c a la n dh y d r a u l i cp o w e rs t e e r i n gs y s t e m s ，i so n eo ft h ed e v e l o p m e n tk e y s t o n e so f p o w e rs t e e r i n gs y s t e m sa n da u t o m o b i l et e c h n o l o g y t h ed e v e l o p m e n to fe p sp a r t sa n d a s s e m b l yh a sa l li m p o r t a n ta c a d e m i ca n dp r a c t i c a lm e a n i n g ，c o n s i d e r i n gn o w a d a yd o m e s t i c p o s i t i o no fe p sr e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n t t h i sp r o j e c tc a r r i e s o u tt h ed e v e l o p m e n to f e l e c t r i cc o n t r o lu n i t ( e c u ) f o re p so nb a s i co fa c a d e m i ca n ds i m u l a t i o nt e s tr e s e a r c h ，a n d e v e n t u a l l ya c t u a l i z e st h ee p s c o n t r o ls y s t e mw i t he x c e l l e n tb e n c ht e s tp e r f o r m a n c e s t h i sp a p e r , f u s f l y , a n a l y s e st h eb a s i cw o r k i n gp r i n c i p l ea n dc h a r a c t e r i s t i c so fe p s ， s t u d i e st h eb a s i cc o n t r o ls t r a t e g yo fe p ss y s t e m i c a l l y , a n dd e s i g n st h ee p sc o n t r o ls t r a t e g yo f t h em i n i s i z ec a rs t u d i e di nt h i sp r o j e c t s e c o n d l y , e s t a b l i s h e st h em e c h a n i c a l e l e c t r i c a l c o m b i n e ds i m u l a t i o nm o d eo fe p s p r o t o t y p eo ft h em i n i s i z ec a r , d e s i g n st h es i m u l a t i o nc o n t r o lf i l e sf o rs t e e r i n gp e r f o r m a n c e s t e s t s ，a n dc a r r i e so u tt h et e s ts i m u l a t i o nw i t ht h em o d ea n dc o n t r o lf i l e se s t a b l i s h e da b o v e t h e o u t c o m eo ft h es i m u l a t i o nt e s t si n d i c a t e st h a t ，t h ee p sp r o t o t y p eo ft h em i n i s i z ec a rh a s e x c e l l e n t s t e e r i n ge f f o r t s ，r e t u m a b i l i t yp e r f o r m a n c e s ，a n dp y l o n c o u r s es l a l o mt e s t p e r f o r m a n c e s ，w h i c hc a np r i m a r i l yv e r i f yt h ec o n t r o lp e r f o r m a n c e so ft h ee p sc o n t r o l s t r a t e g yd e s i g n e da b o v e t h i r d l y , d e s i g n st h ee c uh a r d w a r es y s t e mo nb a s i co ff r e e s c a l ei6 一b i td i g i t a ls i g n a l p r o c e s s o rm c 5 6 f 8 013 ，d e s i g n st h ee c us o f t w a r es y s t e mo nb a s i co ft h eh a r d w a r es y s t e m a n dt h ec o n t r o ls t r a t e g yd e s i g n e da b o v e ，a n de v e n t u a l l ya c t u a l i z e st h em a i np a r td e s i g no ft h e e c uo ft h em i n i s i z ec a re p s f i n a l l y , c a r r i e so u tt h eb e n c ht e s t so ft h ee c u t h et e s t so u t c o m ei n d i c a t e st h a t ，t h ee p s s y s t e mh a se x c e l l e n to n l i n ep e r f o r m a n c e ，s t e e r i n ga s s i s t i n gc o n t r o lp e r f o m a n c e ，r e t u m a b i l i t y c o n t r o lp e r f o m a n c e ，d a m p e r i n gc o n t r o lp e r f o m a n c e ，a n df o l l o wp e r f o r m a n c e ，w h i c hc a n f u r t h e rv e r i f yt h ec o n t r o lp e r f o r m a n c e so ft h ee c ua n di t sc o n t r o ls t r a t e g y k e yw o r d s ：e p s ，e c u ，h a r d w a r e s o f t w a r es y s t e m ，c o m b i n e ds i m u l a t i o n ，b e n c ht e s t l i 声明 本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本 学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发表或 公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使 用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文 中作了明确的说明。 研究生签名： 口7 年易月妇 学位论文使用授权声明 南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或 上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送交并 授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密 论文，按保密的有关规定和程序处理。 研究生签名： 速 芏牵咿占月彩日 硕士论文基于机电系统动力学联合仿真模型的微型轿车e p s 控制器开发 1 绪论 1 1 汽车电动助力转向系统概述 汽车电动助力转向系统( e l e c t r i cp o w e rs t e e r i n gs y s t e m ，简称e p s ) 是在传统机械 式转向系统基础上，根据作用在转向盘上的转矩信号和汽车行驶车速信号等，通过e p s 电控单元控制电机产生相应的辅助力，协助驾驶员进行转向操作并获得最佳转向特性的 动力转向系统【1 1 。 e p s 系统主要由机械部分和电子部分两大部分组成，其中机械部分包括转向盘、转 向轴、电机及离合器、减速机构( 如涡轮蜗杆机构) 、转向器( 如齿轮齿条转向器) 等； 电子部分包括转向盘转矩传感器、车速传感器、发动机转速传感器、电控单元等。 e p s 根据电机驱动部位的不同，可分为三种结构形式：转向轴助力式( c e p s ) ，转 向小齿轮助力式( p e p s ) 和转向齿条助力式( r - e p s ) 。 ( 1 ) c e p s c e p s 结构中，转矩传感器、电机、离合器和减速机构为一体式结构，安装于驾驶 室内转向轴上，通过驱动转向轴进行助力，可提供较小的转向助力，主要用于前轴负荷 较小的小型或微型轿车。c e p s 工作环境好，结构紧凑，各部件相对独立，维修方便， 设计灵活性好，转矩传感器与电机均布置于转向轴上，故转矩信号与电机响应性好；但 电机的波动容易传到转向轴上。 ( 2 ) p 。e p s p e p s 结构中，转矩传感器、电机、离合器和减速机构仍为一体，整体安装在转向 小齿轮处，通过驱动转向小齿轮进行助力，可获得较大的转向助力，适用于前轴负荷中 等的中型车。p e p s 布置方便，可在机械式转向系统的基础上直接改装，无需改变转向 柱结构；但当转向盘与转向器之间装有万向传动装置时，助力控制特性难以保证准确， 且助力控制特性较复杂。 ( 3 ) r e p s r - e p s 结构中，转矩传感器单独安装在转向小齿轮处，电机与减速机构一起安装在 小齿轮另一端的齿条处，通过驱动齿条进行助力，可提供更大的转向助力，适用于前轴 负荷较大的大型车辆或重型车辆。r e p s 结构紧凑，不受安装位置的限制，电机波动不 易传到转向盘；但结构复杂，工作环境恶劣，要求较好的密封性，不方便进行维修。 图1 1 是典型的转向轴助力式e p s ( c e p s ) 的结构示意图，不同类型的e p s 基本 原理是类似的。e p s 控制器根据传感器检测到的转向盘转矩、汽车行驶车速等信号，按 照预定的控制策略，控制电机吸入电流，产生相应的助力转矩，经减速机构减速增矩后 施加到转向机构上，实施助力和回正等转向控制。 1 l 绪论 硕士论文 1 转向盘 2 输入轴 s 2 3 转向扭杆 4 减速机构 5 3 5 输出轴 6 转向轴 7 转向轮 8 齿轮齿条转向器 9 离合器 1 0 电动机 1 1 控制器 s 1 转矩传感器信号 s 2 发动机转速信号 s 3 车速信号 s 4 离合器控制信号 s 5 电动机控制信号 图1 1c - e p s 结构示意图 e p s 系统与传统机械式转向系统、液压式动力转向系统等相比，具有节能环保，结 构紧凑，重量轻，装配方便，成本低，效益高，易与汽车其它电子控制系统集成，保养 方便，以及方便移植到电动汽车等特点。经过二十多年的发展，其应用范围已经从最初 的微型轿车向更大型轿车和商用客车方向发展，其助力型式也从低速范围助力型向全速 范围助力型发展，并且其控制形式与功能也进一步加强。如日本早期的e p s 仅在低速和 停车时提供助力，高速时e p s 将停止工作。新一代的e p s 则不仅能在低速和停车时提 供助力，而且还能在高速时提高汽车的操纵稳定性，如铃木公司装备在w a g o nr 车上的 e p s 和d e l p h i 为p u n t o 车开发e p s 均为全速范围助力型嘲。 1 2 国内# - e p s 技术发展现状 1 2 1 国外e p s 技术发展 汽车电动助力转向系统最早是于2 0 世纪8 0 年代中期提出，国外各大汽车公司着眼 于其将成为现代汽车转向系统的发展方向，投入大量的人力和物力进行了积极的研究和 开发工作，取得了一系列专利成果和产品。日本光洋精工株式会社是世界上最早对电动 助力转向系统进行研究和开发的厂家【3 】，世界上第一套商品化的e p s 是该公司于1 9 8 8 年生产出的一种用于微型车的转向轴式电动转向系统 4 1 。1 9 8 8 年2 月，日本铃木 ( s u z u k i ) 汽车公司首先在其c e r v o 车上装备了e p s ，之后还用在其a l t o 车上【5 】o 随 后，日本大发( d a i h a t s u ) 汽车公司、三菱( m i t s u b i s h i ) 汽车公司、本田( h o n d a ) 汽车公司、日本精工( n s k ) 株式会社等也各自研发出自己的e p s 产品【6 7 】。如本田汽 车公司于1 9 9 3 年，首次将电动助力转向系统装备于大批量生产的爱克n s x 跑车上，目 前其a c c o r d 已经选装e p s t 引。 此外，美国d e l p h i 汽车系统公司【9 ，1 0 1 、t r w 公司【1 、德国z f 集团【1 2 ，1 3 1 公司也相继 2 硕士论文 基于机电系统动力学联合仿真模型的微型轿车e p s 控制器开发 研制出各自的e p s 。美国d e l p h i 汽车系统公司的e s t e e 一系统【1 6 1 ，采用一体化设计， 系统包括转向柱、辅助传动机构、无刷电机、控制器和传感器，该系统已经被德国大众 汽车公司和意大利菲亚特汽车公司采用。t r w 最初针对客车开发出转向柱助力式e p s ， 如今小齿轮助力式e p s 也已开发成功，并于1 9 9 9 年3 月装备在轿车上，如f o r d 、f i e s t a 和m a z d a3 2 3 f 等【8 】o 德国z f 公司于1 9 9 8 年与b o s c h 公司建立“z f 转向器技术股份有 限公司 ，并利用合资双方在各自领域的优势合作研发出了s e r v o l e c t r i c 系统【1 4 ，l 川。 电控单元( e c u ) 是e p s 系统中最重要的一部分，而控制策略作为e c u 的核心是 e p s 系统开发中的要点。国外在e p s 开发中提出了系统在多种工况下的控制策略。如三 菱电子公司的m a s a h i k ok u r i s h i g e 等人在e p s 控制策略方面做了大量的工作，研究了e p s 系统在静态和近于静态转向时的转向控制，提出了一种减少车辆在两种状态时的转向转 矩的控制策略 1 7 , 1 8 】。j s c h e n 对电动助力转向系统电机的助力传递特性的反馈控制进行 了分析，并对高频和低频的情况进行了研究【1 9 】。文献 2 0 ，2 1 】研究了改善e p s 系统的回正 性能的控制方法。 随着对车辆稳定性控制要求的不断提高，单一的e p s 传感器将不能满足性能提高的 需求，但是采用多种传感器会造成系统成本的提升和可靠性的隐患，故传感器多功能集 成将成为传感器今后发展的方向之一【2 2 】。如日本k o y o 公司最新开发的转矩转角集成 传感器，可实现对转矩和转角信号的同时检测【2 3 】。 随着e p s 在中型、大型车上的应用，系统对转向助力的需求逐渐加大。而要获得更 大的转向助力则必须增大助力电机的功率，最直接的方法是增大电机的直径，但e p s 系统对于尺寸和安装位置有着比较苛刻要求，很难实现电机直径的大幅增大。解决方法 之一是采用电机与齿条共轴布置，将电机与齿轮齿条型转向器组合在一起。另一种方法 是采用车载4 2 v 电源系统【2 4 1 。 1 2 2 国内e p s 技术发展 国内对e p s 系统及其控制技术的研究起步较晚，2 0 0 0 年9 月，我国将e p s 列为汽 车零部件“高新技术产品”之一。清华大学最早于1 9 9 2 年开始e p s 系统的研究，曾研 制出e p s 试验样机，并在试验台上进行了性能试验【2 副。随后，吉林大学、江苏大学、 等科研院校以及相关的转向器制造企业纷纷展开了e p s 的研究和开发。 清华大学汽车与节能国家重点实验室，制定了电动助力转向系统的相关控制策略， 包括助力控制、回正控制及阻尼控制，并通过相关的软、硬件设计予以实现，对汽车转 向过程的各个环节进行控制，并在性能试验研究方面进行了尝试【2 5 】。清华大学季学武、 陈奎元等研究了e p s 系统的跟随性能，指出助力转矩偏差是跟随性能和转向路感的重要 参考，而转向盘转矩和转向轴转矩噪声是引起助力转矩偏差的主要因素【2 6 1 。 吉林大学施国标、林逸、王望予等开展了电动助力转向系统匹配设计的研究。围绕 3 4 1 绪论 硕士论文 助力特性、电机分析了电动助力转向的匹配设计问题，指出助力特性与车型的匹配原则， 并针对电机的布置位置与特性参数，讨论电机的匹配问题【2 。江苏大学徐建平、何仁等 提出了一种电动助力转向系统回正控制算法以提高转向盘的回正性能，并开发了一种基 于转向盘转角估计的p i d 控制算法，不需要转向盘转角或者电动机转速传感器，降低了 控制系统的成本【2 8 1 。 国内一些汽车及其零部件生产制造厂家，比如重庆长安公司、一汽集团等与高校展 开e p s 联合研究开发。如南京东华汽车转向器有限公司( 原南京南汽转向器厂) 正在研 制的轿车用e p s 总成( 包括控制器、传感器、电机和减速器) 。到目前为止，国内e p s 的研究及开发大多是基于国外研发技术的基础上进行，而对于e p s 系统中的关键技术， 如e c u 、传感器、控制技术等，与国外先进技术相比还有很大的差距。 1 3 课题来源及研究对象 本课题来源于南京理工大学车辆工程系与南京天擎汽车电子有限公司的合作项目 “微型轿车电动助力转向系统控制器开发”。本课题研究所使用微型轿车为河北双环红 星小贵族微型轿车，其技术参数如表1 1 所示，实际车型如图1 2 所示。 表1 1 微型轿车技术性能参数 项目参数名称参数值 外形尺寸总长总宽总高 3 0 1 0 1 6 0 5 1 6 0 0m m 质量参数整车整备质量 8 2 5k g 承载质量3 0 0 k g 轴距 2 0 2 5m m 轮距裁 忘 1 3 9 0 1 3 9 0m m 驱动型式前置前驱 前悬架型式麦弗逊式独立：悬架 后悬架型式单纵臂式非独立悬架 转向器型式齿轮齿条式 制动器型式( 前后)盘式盘式 变速器型式五档手动 轮胎 规格( 前后) 1 9 5 5 0r 1 5 1 9 5 5 0r 1 5 气压( 前后) 2 0 0k p a 纪0 0k p a 轮辋 型式 6 j x l 5 性能参数最高车速 1 2 0k m h 最大爬坡度 2 0 加速时间( 0 1 0 0 k m h ) 2 5s 4 0 k m h 等速油耗 4 5l 1 0 0 k m 排放欧i 发动机功率 5 0 6 0 0 0k w r p m 发动机最火扭矩 8 7 3 5 0 0 - 4 5 0 0n m r p m 发动机最大转速 6 2 0 0r p m 最小转弯半径 4 4m 硕1 ：论文 基于机电系统动力学联合仿真模型的微型轿午e p s 控制罂开发 自睡 _ 。 。 图12 微型轿车实际车型剧 1 4 课题主要研究内容 本课题的主要研究内容包括以下几个方面： ( 1 ) 微型轿车e p s 控制策略的研究与设计：系统研究包括助力控制 阻尼控制在内的e p s 基本控制策略：完成本课题微型轿车e p s 助力控制 阻尼控制策略的设计。 回正控制及 同正控制及 ( 2 ) 微型轿车e p s 样车机电系统动力学联合仿真分析：建立微型轿车e p s 样车机 电系统动力学联合仿真模型；并对其进行转向性能试验仿真分析；初步验证所设计微型 轿车e p s 控制策略的控制性能。 ( 3 ) 微型轿车e p s 控制器硬件系统设计：进行微处理器的选型；设计微处理器控 制屯路、电源转换电路、电机驱动控制电路、电机继电器离台器控制电路、转矩库速 发动机转速信号处理电路及电机反馈电流处理电路等。 ( 4 ) 微型轿车e p s 控制器软件系统设计：设计e p s 系统初始化模块、信号采集模 块、电机控制模式选择模块、电机转动状态判断模块、电机日标控制电流确定模块、电 机电流闭环控制模块、电机p w m 控制模块等功能模块。 ( 5 ) 微型轿车e p s 台架试验研究：进行e p s 系统在线性能试验，检测其在线性能； 进行输入转矩吸入电流特性试验、输输出转矩特性试验，进一步验证所设计的微型 轿车e p s 控制器及其控制策略的控制性能。 1 5 本章小结 本章首先介绍了汽车电动助力转向系统( e p s ) 的基本_ 作原理及特点；接着分别 论述了e p s 技术的国内外发展现状；然后介绍了本课题的来源及课题研究对象：最后给 出了本课题的主要研究内容。 2 微型轿车e p s 控制策略研究与设计硕士论文 2 微型轿车e p s 控制策略研究与设计 e p s 控制策略作为e p s 核心技术的主要组成，包括多方面的内容，并且还处于不断 的发展中。e p s 基本控制策略可依据转向时机的不同，分为助力控制、回正控制和阻尼 控制三种控制 2 5 1 。e p s 通过助力控制减小转向操作力，提高转向轻便性能；通过回正控 制提高转向回正性能；通过阻尼控制提高车辆高速行驶时的操纵稳定性，图2 1 为电动助 力转向系统控制策略框图。本章在充分研究e p s 基本控制策略的基础上，确定本课题所 研究的微型轿车e p s 系统的控制策略。 图2 1 电动助力转向系统控制策略示意图 2 1 微型轿车e p s 助力控制策略 车辆实际驾驶中，驾驶员所需转向力矩随车速的变化而变化：低速转向所需的力矩 大，高速转向所需的力矩小。因此，e p s 助力大小也应该随着车辆行驶和转向状态而改 变。电机助力随车辆运动状况和受力状况( 车速和转向盘转矩) 变化而变化的规律，称 之为助力特性。对于e p s 系统来说，助力与直流电机电流成比例关系，故其助力特性可 采用电机电流与转向盘转矩、车速的变化关系曲线来表示。助力特性是决定转向轻便性、 转向路感和操纵稳定性的首要条件，理想的助力特性应能充分协调好转向轻便性与操纵 稳定性的关系，并提供给驾驶员与手动转向尽可能一致的路感。 2 1 1 助力控制实现方案研究 e p s 助力控制策略主要通过其助力特性实现，e p s 助力特性具有多种形式，以下介 绍三种典型e p s 助力特性。e p s 助力特性曲线基本上可以分为三个区： 助力死区( 0 t d t d m 双) 。 6 硕士论文 基于机电系统动力学联合仿真模型的微型轿车e p s 控制器开发 ( 1 ) 直线型助力特性 l a i 越n a x v = 0 - - 1 1 氧簪 图2 2 直线型助力特性图 直线型助力特性，如图2 2 所示，在助力变化区，助力电流与转向盘转矩成线性变 化规律。将车辆运行速度分为助力速度区和无助力速度区，再将助力速度区内车速按一 定规律划分成不同的速度区间( 图中取1 0k m h ) ，不同车速区间采用不同助力增益系数 k ) ，由此得到直线型助力曲线簇，式( 2 1 ) 为某一速度范围的助力特性曲线函数表 达式。 f00 t d t d o i 。= k ) ( t d t d o ) x o t d l 。缸 ( 2 1 ) 【i 一2 k ) ( k 缸- t d o ) l k 缸 式中，i a 为电机助力电流，i 锄觚为电机最大助力电流，t d 为转向盘转矩，k ) 为助 力增益系数，随车速增加而减小，t d o 为系统开始助力时的转向盘转矩，t d m 瓠为系统提 供最大助力时的转向盘转矩。 ( 2 ) 折线型助力特性 图2 3 折线型助力特性图 折线型助力特性，如图2 3 所示，在助力变化区，助力与转向盘转矩成分段线性关 系，以实现转向盘小转矩时，提供较小的助力，改善驾驶员的“路感”；转向盘大转矩 时，提供较大的助力，改善转向的轻便性。式( 2 2 ) 为某一速度范围折线型助力特性曲 线函数表达式。 f00 l l ( o ) i 。= i 。( i ) + k v ( i ) ( l t d ( i ) )t d ( i ) l 1 - ( i + 1 ) ( 2 2 ) 【i 。t d t 乙戤 式中，i “i ) 为折线段起点对应的助力电流，k v ( i ) 为某折线段的斜率，即某一车速下 7 2 微型轿车e p s 控制策略研究与设计 硕士论文 的助力增益系数，t d ( i ) 为折线转折点处的转向盘转矩，i 。( i ) 、t d ( i ) 、k v ( i ) 是对应不同车 速的助力折线段的参数，t d ( 0 ) 为系统开始助力时的转向盘转矩。 ( 3 ) 曲线型助力特性 | v ：l o 1 v = 2 0 - v = v 聪 图2 4 曲线型助力特性图 曲线型助力特性，如图2 4 所示，在助力变化区，助力电流与转向盘转矩之间成曲 线关系，曲线模式比折线过渡平滑些，同时助力增益可变，式( 2 3 ) 为某一车速下曲线 型助力特性曲线函数表达式。 f o osl c a p _ t x 附_ o l d v v e h x c l e _ s l ，e e d _ v a l u e - c a p _ t i ”r _ v c a p _ t i a e o l d y ： e l v e h i c l e 磷e c l v a l u e - 3 2 7 5 7 如叠t i 枷乞_ o l 屯节如订i 峨n 3 2 7 6 7 + 2 ： ) , i i i - - i i - i i 。 ：d m e 。t c r h o d i 。i o n ；圣；吕：基1 ：嚣嚣艺，p 嚣兰鬯1 。t 耐p 。i 雠。i ( 。) - o a n de v e n t u a l l yi n v o k e st h eb e n & e 可e n t ( s ) - - t i t i i v o i dl 吲耳嘲工n t 曩r r u p t ( v o i d ) i n v o k eu re v e n t - vs p e e do n c = a p t u z - e ( ) ： - r e 骈i _ i n t e r r u p tr e q u e s tf l a ga h de n e b l eu p d a t i n go ft h oc a p t u r ez 钙i 暑t e r - c k 总e g b i t ( t w r 2 - 5 c r i r r ) ： ) 图5 9 车速信号采集程序 硕士论文基于机电系统动力学联合仿真模型的微型轿车e p s 控制器开发 5 3 2 发动机转速信号采集 本课题中，发动机转速信号经整形后为幅值1 2 v 的脉冲方波信号，发动机转速信号 计数定时器单元选用t m r 3 ，通过测定周期t 内的脉冲个数n ，根据整车厂所提供的信 号频率与发动机转速的关系，可确定发动机转速，其计算公式为： n o = n l n f ( 5 2 ) 其中，n 为计数器所捕捉的脉冲个数；t 为定时器测量时间周期；n f 为比例系数， 表示脉冲频率与发动机转速的关系，与发动机缸数有关，本课题中取3 0 ( r m i n ) h z 。 发动机信号采集流程及程序与车速信号类似，本文不作详述。 5 3 3 转矩信号采集 微处理器m c 5 6 f 8 0 1 3 的a d c 模块为2 3 通道1 2 位a d c 转化器，可以完全满足 系统对模拟信号的采集要求，两路转矩信号( 主倡0 信号) 通过a d c 两路通道a n a l 和 a n a 0 进行采集。 针对模拟输入信号的不同，a d c 模块有单端模式( s i n g l e 。e n d e dm o d e ) 和差分模 式( d i f f e r e n t i a lm o d e ) 两种正常工作模式，由a d c 控制寄存器( a d c t l l ) 中所对应 的c h n c f g 位决定。a d c 采用等比率转化，当a d c 选用单端模式时( c 删c f g = o ) ， a d c 测量输入模拟信号电压，并与参考电压范围( v r e f h v r e f l o ) 进行比较，数字转化 结果与输入模拟信号和参考电压范围的比值成比例关系，如式( 5 3 ) 所示。 ，弋r弋，、 d i g i t a l v a l u e = r o u n d i 鱼，盥4 0 9 5i x 8 ( 5 3 ) l v r 硎一 当a d c 采用差分输入模式时( c 心c f g = 1 ) ，模拟输入信号成对输入( a n a 0 1 ， a n a 2 3 ，a n b o 1 及a n b 2 3 ) ，a d c 转化器测量两个模拟输入信号电压的差值，并与 参考电压范围( v r e f h v r e f l o ) 进行比较。数字转化结果与两模拟输入信号的差值和参 考电压范围的比值成比例关系，如式( 5 4 ) 所示。 d i 醇a l v a l u e ：r 0 吼d f 4 0 9 51 8 ( 5 4 ) 。 l v 矗阳- v 肛肿 其中：v 玳，v i n l ，v i n 2 为模拟输入信号电压值；v r e f h ，v r e f l o 为外部电压参考 引脚，其电压差值作为输入电压范围的参考，通常v r e f h = v s s a ，v r e f l o = v d d a 。 由于本课题中转矩信号为主、副两路信号，且两路信号相对独立，主转