【正文】 在此，衷心地感謝我的指導教師胡翠華！她豐富的知識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和全面的指導，對我啟發(fā)頗多，收獲頗豐。 有 ESP 與只有 ABS 及 ASR 的 汽車 之間的差別在于 ABS 及 ASR 只能被動地作出反應，而 ESP 則能夠探測和分析 車 況并糾正駕駛的錯誤，防患于未然。但是由于硬件濾波的頻率特性一經(jīng)設計完畢，無法實時修改，故需要在軟件中設計數(shù)字濾波環(huán)節(jié)。 汽車 ESP 傳感器的接口設計 22 輪速傳感器接口 根據(jù)前面部分介紹的輪速傳感器信號特點，設計接口電路如圖 所示。正交編碼脈沖包含兩個脈沖序列，有 變化的頻率和四分之一周期 (90176。如圖 為 SIMENS VDO 公司和 BEI 公司生產(chǎn)的。 汽車 ESP 傳感器的接口設計 17 橫擺角速度傳感器 橫擺角速度傳感器檢測汽車沿垂直軸的偏轉，該偏轉的大小代表汽車的穩(wěn)定程度。智能傳感器如同人的五官 ,可以使機器人具有感知功能。為了提高效率和可靠性 ,采用分布處理的方法 ,即將這些數(shù)據(jù)先經(jīng)過各自的處理系統(tǒng)進行預處理 ,然后再傳送至主機進行集中處理。集成智能傳感器是將一個或多個敏感器件與微處理器、信號處理電路集成在同一硅片上 ,集成度高 ,體積小。它幾乎包括了儀器儀表的全部功能。 (2) 自校準功能 : 操作者輸入零值或某一標準量值后 ,自校準軟件可以自動地對傳感器進行在線校準。當采樣點數(shù)為三時，它便是中值濾波法。 2 中值濾波法 所謂 “中值濾波法 ”，就是對某一個被測量連續(xù)采樣 n 次 (一般取奇數(shù) )，然后把 n 個采樣值從小到大 (或從達到小 )排序，再取中間值作為本次采樣的結果。 (3) 靈活性好，可以用不同的濾波程序實現(xiàn)不同的濾波方法，或改變?yōu)V波器的參數(shù)。通常采用多項式最小二乘擬合的方法，找出一個能較準確地反映傳感器輸出信號與被測量之間關系的多項式。 (2) 非等距分段法 這 種方法的特點是函數(shù)基點的分段不是等距離的，通常將曲線曲率大的線段插值距離劃分小一點，而使曲率小區(qū)域的插值距離大一點，但非等值插值點的選取比較麻煩。為使問題簡化，可以把該曲線按一定要求分成若干段，然后把相鄰兩分段點用直線連起來 (如圖中的虛線所示 )，用此直線代替相應的各段曲線、即可求出輸入值 x 所對應的輸出值 y。 傳感器的非線性補償處理 在機電一體化測控系統(tǒng)中，特別是需對被測參量進行顯示時，總是希望傳感器及檢測電路的輸出和輸入特性呈線性關系．使測量對象在整個刻度范圍內靈敏度一致，以便于讀數(shù)及對系統(tǒng)進行分析處理 。要實現(xiàn)這種設計，往往采用多路模擬開關。 模數(shù)（ A/D）轉換器 模數(shù)轉換器把輸入的模擬信號經(jīng)過量化和編碼后， 轉換成數(shù)字信號的器件。 直線位移傳感器主要有：電感傳感器、差動變壓器傳感器、電容傳感器、感應同步器和光柵傳感器。這種 “l(fā)”和“0”數(shù)字信號可直接傳送到微機進行處理，使用方便。 重復性 ： 反映傳感器在工作條件不變的情況下，重復地輸入某一相同的輸入值，其輸出值的一致性，其意義與精度類似。 1 敏感元件 ： 直接感受被測 量、并以確定關系輸出 物理量。機電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品的柔性化、功能化和智能化都與傳感器的品種多少、性能好環(huán)密切相關。 Δβ 若在容許范圍內，則 ESP 無須作用；若不在容許范圍內，則 ESP 根據(jù) Δβ 大小確定要產(chǎn)生的修正橫擺力矩。國內汽車穩(wěn)定性控制的研究還處在起步階段，只有少數(shù)學者從事控制方法的仿真研究，而且由于缺少試驗條件，研究還不十 分深入，現(xiàn)在吉林大學、清華大學、上海交大、西北工大等高校和中國重汽集團、上海匯眾汽車制造公司等企業(yè)也在開展相關的研究工作。 ESP 在國外已經(jīng)批量生產(chǎn) ， 在國內尚處于研究階段 ， 要達到產(chǎn)業(yè)化的程度 ， 還有大量 的工作要做 。盡管名稱不盡相同，但都是在傳統(tǒng)的汽車動力學控制系統(tǒng)，如 ABS 和 TCS 的基礎上增加一個橫向穩(wěn)定控制器，通過控制橫向和縱向力的分布和幅度，以便控制任何路況下汽車的動力學運動模式，從而能夠在各種工況下提高汽車的動力性能，如制動、滑移、驅動等。 ESP 在國外已經(jīng)批量生產(chǎn)，在國內尚處于研究階段，要達到產(chǎn)業(yè)化的程度，還有大量的工作要做。 汽車 ESP 傳感器的接口設計 2 1 ESP 概述 ESP 的發(fā)展 汽車電子穩(wěn)定性控制程序（ ESP）是近幾年剛剛發(fā)展起來的一種電子裝置，是對 ABS 和 TCS 功能的繼承與進一步擴展。 汽車 ESP 傳感器的接口設計 3 ESP 結構及控制原理 ESP 系統(tǒng)由電子控制單元（ ECU），方向盤轉角傳感器，輪速傳感器，橫擺角速度傳感器，橫向角速度傳感器及液壓系統(tǒng)組成， ESP除了具有 ABS 和 TCS 的功能之外，更是一種智能的主動安全系統(tǒng)。然后 ESP 根據(jù)修正橫擺力矩大小值確定各個車輪最優(yōu)的滑移率（每個車輪的最優(yōu)滑移率值是經(jīng)過大量的前期仿真研究得出，要求在最短時間產(chǎn)生修正橫擺力矩）。 在機電一體化系統(tǒng)中有各種不同的物理量 (如位移、壓力、速度等 )需要控制和監(jiān)測，如果沒有傳感器對原始的各種參數(shù)進行精確而可靠的檢測，那么對機電產(chǎn)品的各種控制部是無法實現(xiàn)的。如彈性敏元件將力轉換為位移或應變輸出。 線性度 ： 也稱非線性，表示傳感器輸出與輸入之間的關系曲線與選定的工作曲線的靠近程度，采用工作直線與實際工作曲線之間的最大偏差值與滿量程輸出之比來表示。 特性曲線中如果設輸出狀態(tài)從斷到通時的輸入值為 INon，而從通到斷時的輸入值為 INoff，則特性滿足 INoff＜ INon INoff 與 INon 的差稱為磁滯寬度或瞬動 (snap)寬度。 角位移傳感器主要有：電容傳感器、旋轉變壓器和光電編碼盤等。 可分為直接比較型和間接比較型兩大類。 測量放大器 在許多檢測技術應用場合．傳感器輸出的信號往往較弱，而且其中還包括工頻、靜電和電磁耦合等共模 干擾，對這種信號的放大就需要放大電路具有很高的共模抑制比以及高增益、低噪聲和高輸入阻抗。但是，很多檢測元件如熱敏電阻、光敏管、應變片等具有不同程度的非線性特性，這使較大范圍的動態(tài)檢測存在著很大的誤差。例如，設 x 在 (xi,xi+1)之間，則其對應的逼近值為分段現(xiàn)行插值原理 . 第一步，用實驗法 測出傳感器的變化曲線 y＝ f(x)。 第三步 確定并計算出各插值點 xi、 yi 的值及兩相鄰插值點間的擬合直線的斜率 ki 并存放在存儲器中。 一般形式 y 為被測量， x 為傳感器輸出值。 正因為用軟件實現(xiàn)數(shù)字濾波具有上述特點，所以在機電一體化測控系統(tǒng)中得到了越 來越廣泛的應用。 取 x2 ,中值濾波能有效地濾去由于偶然因素引起的波動 (脈沖 )或采樣器的不穩(wěn)定造成的誤碼等引起的脈沖干擾。 4 慣性濾波法 慣性濾波法是一種以數(shù)字形式實現(xiàn)低通濾波的動態(tài)濾波方法。 (3) 自診斷功能 : 接通電源后 ,可對傳感器進行自檢 ,檢查傳感器各部分是否正常 ,并可診斷發(fā)生故障的部件?？梢娭悄軅鞲衅鞯墓δ芤蜒由斓絻x器的領域。這種集成的傳感器在目前的技術水平下還很難實現(xiàn)。這就是在美國宇航局開發(fā)宇宙飛船時所開發(fā)的智能傳感器。現(xiàn)在一些國家在研究開發(fā)可以識別物體形狀的觸覺傳感器 ,分辨不同氣體的嗅覺傳感器。如果偏轉角速度達到一個閾值，說明汽車發(fā)生測滑或 者甩尾的危險工況，則觸發(fā) ESP 控制。 汽車 ESP 傳感器的接口設計 18 圖 傳感器總成 ESP 常用傳感器接口設計 本文所作設計的框圖如圖 所示。 )的固定相位偏移，如圖 所示。 圖 輪速傳感器借口電路 電路采用兩級濾波和整形，以保證輪速信號在極低轉速下不會丟失，同時避免因懸架振動引起的信號干擾。數(shù)字濾波常用的有維納濾波器、卡爾曼濾波器、線性預測器、自適用濾波器等。 ESP 對過度轉向或不足轉向特別敏感，例如汽車在路滑時左拐過度轉向 (轉彎太急 )時會產(chǎn)生向右側甩尾，傳感器感覺到滑動就會迅速制動右前輪使其恢復附著力 ,產(chǎn)生一種相反的轉矩而使汽車保持在原來的車道上 。 感謝四年以來眾多同學和朋友的幫助，大家一起在緊張的學習之余度過了許多愉快的時光。入學以來，各位老師一直以來的辛勤工作和教誨使我能順利地度過這難忘的四年，使我在綜合素質提高、專業(yè)理論知識學習和實踐工作能力等各方面受益匪淺。設計了包含橫擺角速度，縱向 /橫向加速度傳感器的集成模塊，通過 CAN 總線與 ECU 進行數(shù)據(jù)傳輸，具有較好的抗干擾性和可靠性。汽車運行過程中，在較好路面上行駛時，由于信號較好，延時盡量要小，而在顛簸路面上行駛，則希望濾波效果要好。微控制器把計算得到的參數(shù)通過 CAN 發(fā)送給 ECU。 汽車 ESP 傳感器的接口設計 19 圖 設計框圖 方向盤轉角傳感器接口 方向盤轉角傳感器的輸出為正交編碼脈沖。 最初的 ESP 系統(tǒng)中縱向 / 橫向加速度傳感器和 橫擺角速度傳感器都是單獨實現(xiàn)的，現(xiàn)在基本都使用了傳感器總成 (Sensor Cluster