基于DSP56F805的汽车防抱死制动（ABS）测试系统.doc

Motorola嵌入式处理器设计大赛论文 比赛编号： B11155 华南理工大学 PAGE PAGE 10 基于DSP56F805的汽车防抱死制动（ABS）测试系统 钟汉如 毕盛 赵克刚 王创生 朱金辉 叶国华 梁俊彬 华南理工大学 工业装备与控制工程学院 广州 510640 摘要：本文论述DSP56F805ABS信号处理器在汽车防抱死制动ABS（Anti-Braking System）测试装置应用，测试系统采用DSP56F805处理器为主要芯片。采用窄带数字滤波方法实现对汽车四个轮子速度脉冲输入数据处理。测量刹车压力对车速的滑移率影响，根据道路附着系数与制动时车轮滑移率关系曲线计算出车身速度和轮子速度从而得到汽车刹车时的滑移率。把安装在汽车的测试装置DSP56F805ABS通过无线发射接收装置，再通过串口传到电脑进行分析处理得到滑移率等数据。 关键词： 汽车防抱死制动ABS（Anti-Braking System） 信号处理器DSP56F805ABS （Ⅰ）理论依据： 防抱死制动系统ABS（Anti-Braking System）是提高汽车制动效能并使汽车紧急制动时的方向稳定性和一定操纵性，以保证汽车制动过程的安全性。ABS主要从制动效能评价汽车的制动系统的性能，制动效能的稳定性和制动时的汽车方向稳定性三个方面进行评价。 汽车紧急制动，前后车轮抱死时，汽车易发生侧滑现象。前轴产生侧滑，由于离心力与侧滑方向相反能减小侧滑量；后轴一旦侧滑，离心力与侧滑方向相同，导致侧滑程度不断加剧，以至可能翻车，这是十分危险的运动状态。此外制动时转向车轮抱死拖滑，无法承受转向力矩的作用，汽车失去转向操纵能力，也易导致失控事故。从上述分析知，要提高制动时的方向稳定性可控，应防止制动时车轮抱死。 实际上制动时道路作用于车轮上的纵向附着力就等于汽车制动力。道路给予汽车转向轮的横向附着力就是使汽车转向的侧向力。定义纵向附着力为Fφx，横向附着力Fφy，垂直载荷N，则纵向附着系数Φx和横向附着系数Φy可以用下式表示 实验证明，道路的附着系数受车轮结构、材料，道路表面形状、材料有关，不同性质道路其附着系数变化甚大。一般干燥洁净的平整水泥、沥青路面（称为良好道路）纵向峰值附着系数高达0.8～0.9，而冰雪路面的纵向峰值附着系数低至0.1～0.2。 车轮滑移程度用滑移率S表示： 式中R为车轮半径，ω为车轮制动时转速，Vω=R·ω，V为车速。 道路附着系数与制动时车轮滑移率关系曲线如图1所示。 图 图1 附着系数－滑移率曲线 由图1可知，汽车制动时的附着系数与制动时滑移率有很大关系。不论良好道路还是不好路（也称差路或低附着道路） 纵向附着系数Φx的前部（Ⅰ），随滑移率增加而增加；中间部分（Ⅱ）到达峰值随滑移率增加Φx先增后减，但总是处于较大值，在大滑移率区（Ⅲ），以至完全抱死拖滑，附着系数下降渐趋稳定，通常滑动附着系数比峰值附着系数少15％～20％。侧向附着系数基本随滑移率增加而单调下降，当s＝100％即车轮完全抱死拖滑时，侧向滑移系数为零。表示此时车轮完全失去抵抗侧向力的能力。若有侧向力作用于车轮上，只能造成侧滑，无法转向，此时汽车失去转向操纵能力。 制动车轮轴荷与支承力N平衡，该轮转动惯量J，半径r，轴心平移速度V，转动角速度ω，制动器制动力矩Mμ，通常与车轮制动压力成正比，系数K，地面制动力Fb，紧急制动不计滑动阻力。则有 制动时制动力远大于空气阻力和滚动阻力， Fb1l，Fb2l分别为左侧前后轮制动力，Fb1r，Fb2r分别为右侧前后轮制动力，汽车初速为V0，质量为m（重力G），质心c到前后轴距离l1、l2，轴距L，轮距B，质心高hg， 从式⑷可知调节制动压力，可以使车轮角减速度产生变化；从式⑽计算制动时的瞬时车速V，可计算各车轮滑移率，从式⑺⑻及各轴载荷可以判断道路附着系数，并进行调节，故知ABS可以用dω/dt（角加速度）或滑移率s，或滑移率与角加速度联合作为控制参数。 从φ－s曲线知，制动时使每一车轮滑移率控制在附着系数峰值区Ⅱ，就能获得高制动效能并保持一定的方向操纵能力。但是，不同的道路其峰值区对应的滑移率不同。同时，在制动过程中还必须进行道路识别——判断制动时道路的附着系数。本系统的目标就是通过测试制动过程中汽车车身的瞬时速度，计算出汽车制动时道路的附着系数。 对ABS系统进行测试，就是通过读取安装了ABS的汽车刹车过程的滑移率来判断ABS的实现效果。 （Ⅱ）设计目标： 基于以上理论依据，本项目要实现的功能：当汽车开始紧急制动的时候，通过轮速传感器进行车速数据采集，计算出汽车车轮速度，对轮速读取的数值进行快速积分运算，算出汽车车身的瞬时速度，从而算出道路的附着系数，将这个数值通过无线传输发射接收装置，传送到电脑进行分析处理得