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原文传递汽车半主动悬架状态监测系统设计

论文题名：	汽车半主动悬架状态监测系统设计
关键词：	汽车工程;半主动悬架;状态监测;系统设计
摘要：	随着汽车科技的发展与人们生活质量的改善，车辆驾驶舒适度、可操控性及稳定性越来越受到人们的关注。车辆悬架是车身与车轮间的传力装置，决定了车辆驾驶的舒适性及操纵稳定性，直接影响着车辆行驶性能。被动悬架参数固定不可改变;主动悬架可根据路面状态自动调节阻尼控制器，但工艺复杂成本高;半主动悬架结构上基于被动悬架实现了阻尼器可控，性能上接近主动悬架，成为汽车悬架行业的研究热点。　　车体质心垂向加速度、俯仰角加速度、侧倾角加速度、悬架动挠度及轮胎动载荷是影响车辆驾驶舒适性和可操控性的重要参数指标，车辆悬架控制精度取决于悬架性能参数准确获取。然而在实际环境应用中，由于车载微惯性敏感元件本身存在漂移和误差积累，对车辆悬架状态参数测量存在较大的误差或者无法直接测量车辆的悬架性能参数。为实现车辆悬架状态参数准确测量，提出了一种集成传感器测量的车辆状态估计算法对车辆悬架性能参数进行估算。　　本文首先介绍车辆悬架状态估计理论及工作原理，推导了科里奥利效应公式，重点介绍了多传感器信息融合理论。为有效的捕捉半主动悬架系统的状态，合理配置汽车中的传感器分布，其中安装在车体质心处的惯性测量组合(IMU)与车辆半主动悬架两端的加速度计为所设计的悬架状态估计器提供角速度和加速度等容易获取的数据。根据车辆悬架系统的状态值与传感器的观测值建立了车辆半主动悬架状态估计器的状态方程与观测方程，构造扩展卡尔曼滤波估计器，对汽车半主动悬架动挠度、轮胎动载荷及车体的垂向俯仰侧倾加速度等性能参数进行估算。仿真实验结果表明，本文所提出的汽车半主动悬架状态估计器对车体垂向运动加速度、侧倾角加速度和俯仰角加速度及车轮动载荷的最大误差控制在标准有效值的10％以内，对悬架动挠度估算的最大误差控制在2mm以内，验证了该算法的有效性。其次搭建了车辆半主动悬架状态监测系统的软硬件平台。对于硬件平台的各个模块分别进行了介绍，软件方面重点分析了车辆半主动悬架状态监测的软件实现。为了测试悬架状态监测系统跨平台移植的可行性和可靠性，搭建了嵌入式实时测试平台，详细论述了Windows平台下Simulink/RTW生成可移植C代码的原理。最后，搭建汽车半主动悬架状态监测的实验系统，详细介绍了车辆悬架状态估计与计算的实现过程，解决了代码移值和调试中出现的所依赖库文件、交叉编译工具及不同平台文件格式不匹配等问题，成功实现了代码的跨平台移植和运行。　　系统测试结果表明，由分布于车体质心的惯性测量组合与悬架两端的加速度传感器组成，以飞凌OK6410微处理器和Linux3.01实时操作系统为核心的汽车半主动悬架状态监测系统，可实现车辆悬架状态的实时估算，对于提高车辆半主动悬架控制器的精确控制具有重要意义。
作者：	陈永昌
专业：	控制工程
导师：	郭全民;朱启举
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西安工业大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文