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基于FPGA/SOPC技术的汽车电子机械制动控制系统研究
| 论文题名： | 基于FPGA/SOPC技术的汽车电子机械制动控制系统研究 |
| 关键词： | 防抱死制动系统;可编程逻辑门阵列;可编程片上系统;无刷直流电机;汽车电子;机械制动控制 |
| 摘要： | 随着汽车工业的逐步发展，人们对汽车的安全性、舒适性、环保性、美观性等要求要求越来越高，而汽车的安全性是人们最为看重的。由于传统液压或者空气制动系统在加入了大量的电子控制系统后，如防抱死制动系统(ABS)、牵引力控制系统(TCS)、电子稳定性控制程序(ESP)等，结构和管路布置越发复杂，液压回路泄露的隐患也加大，同时装配和维修的难度也随之提高。因此结构相对简单、功能集成可靠的电子机械制动(EMB)系统越来越受到青睐，由于EMB体积小、响应快、性能可靠等优势，使得ABS等各种主动安全系统能够方便的实现，并通过CAN总线将其他控制进行集中管理和共享信息。 本文首先通过研究和分析国内外现有的电子机械制动系统的原理和结构，结合江苏大学汽车学院自行设计的电子机械制动器，对电子机械制动系统防抱死控制和电机控制的策略进行了研究。为了比较EMB系统中控制策略的正确性，在Matlab/Simulink中建立了电子机械制动系统相关的动力学模型，采用不同的控制算法，对EMB防抱死控制和EMB电机的控制策略进行仿真分析，确定了本文最后所采用的模糊PI控制算法。 其次，结合EMB的结构特点，车辆制动力由原来的液压提供转变成由无刷直流电机提供制动力，因此本文基于FPGA/SOPC技术，重点针对EMB系统中无刷直流电机的特点，设计了系统的硬件结构，并详细划分了电控单元ECU和EMB电机控制器的内部结构；然后，针对EMB电机所采用的PWM控制方式，在QuartusⅡ中编写了电机的逻辑控制程序，并通过仿真验证了程序的正确性和合理性。 最后，以现有的实验设备和开发工具，设计了一套以EDA/SOPC系统开发平台和电子制动踏板为基础的实验方案。利用SOPC技术，以NIOSⅡ+DSPBuilder的方式实现对电机的控制：可以通过NIOSⅡ实现外围数字电路的设计完成对电机的PWM控制，通过DSP Builder实现无刷直流电机的模糊PI算法，最后，将两者有机的结合实现整体的控制功能。以此来研究从制动意图产生单元到电机力矩输出之间的关系，证明了控制方法的正确性和FPGA/SOPC技术在车辆的电子机械制动系统控制领域的优越性。 |
| 作者： | 田洪胜 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 导师： | 李伯全 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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