【導(dǎo)讀】式線控制動(dòng)系統(tǒng)和液壓式線控制動(dòng)系統(tǒng)兩種。BBW技術(shù)是當(dāng)今汽車(chē)界研究的熱點(diǎn)。現(xiàn)如今，汽車(chē)零件在結(jié)構(gòu)方面的創(chuàng)新空間有限。創(chuàng)新點(diǎn)主要在電子方面，用電子技術(shù)取代機(jī)械功能。線控制動(dòng)系統(tǒng)的核心是控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)接收信號(hào)，通過(guò)分析后發(fā)出適。本文研究的是使用GMM新型材料從而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)系統(tǒng)的功能。創(chuàng)新點(diǎn)是在H型機(jī)構(gòu)上。整套系統(tǒng)不存在各種管路，因此非常環(huán)保，制。全文共分四章各章主要內(nèi)容如下：。第二章論述GMM國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，磁致伸縮原理，壓力和磁場(chǎng)對(duì)材料尺寸的影響；如何選取GMM棒的尺寸；磁感線圈長(zhǎng)度、內(nèi)外徑確定；導(dǎo)線直徑、匝數(shù)、厚度的確定；第三章簡(jiǎn)要介紹控制系統(tǒng)，KeiluVision3軟件。sepic電路設(shè)計(jì)和硬件電路設(shè)計(jì)以及控。第四章主要是總結(jié)工作成果以及今后工作展望。

　　

【正文】 （ 32） )2%401()(2 ??? OUTpe akL II （ 33） 如果 L1和 L2繞在同一個(gè)磁芯上，由于互感作用 ,上式中的電感值就可用 2L代替。電感值可由下式計(jì)算∶ m a x( m i n )2221 DfIVLLL SWLIN ????????? （ 34） 功率 MOSFET 的選擇 最小閾值電壓 Vin(max)、導(dǎo)通電阻 RDS(ON)、柵漏電荷 QGD和最大漏源電壓 VDS（ max） 是選擇 MOSFET的關(guān)鍵參數(shù)。 邏輯電平或者子邏輯電平閾值 MOSFET 應(yīng)該根據(jù)柵極電壓范圍確定。 峰值開(kāi)關(guān)電壓等于 Vin＋ Vout,峰值開(kāi)關(guān)電流由下式計(jì)算∶ )(2)(1)(1 p e a kLp e a kLp e a kQ III ?? （ 35） 流過(guò)開(kāi)關(guān)的 RMS 電流由下式得出 ∶ ( m i n )( m i n ))(1 )( in OUTINOUTOUTRM SQ V VVVII ??? (36) MOSFET 的散耗功率 PQ1是∶ G A T ESWGDp e a kQO U TINONDSR M S I fQIVVDRIP ???????? )(1( m i n )m a x)()(121 )( (37) 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 PQ1為 MOSFET 總的功耗包括導(dǎo)通損耗（上式第一項(xiàng)） 和開(kāi)關(guān)損耗（上式第二項(xiàng)）。 Ig為柵極驅(qū)動(dòng)電流。 RDS(ON)值應(yīng)該選最大工作結(jié)溫時(shí)的值，一般在 MOSFET 資料手冊(cè)中給出。確保導(dǎo)通損耗加上開(kāi)關(guān)損耗不會(huì)超過(guò)封裝的額定值或者超過(guò)散熱設(shè)備的極限。 輸出二極管的選擇 選擇能夠承受峰值電流和反向電壓的二極管，在 Sepic 電路中，二極管的峰值電流跟開(kāi)關(guān)峰值電流 IQ1peak相同。二極管必須承受的最小反向峰值電壓是∶ outinRD VVV ??1 (38) 跟升壓變換器相似，二極管的平 均電流跟輸出電流相同。二極管的功耗等于輸出電流乘以二極管的正向壓降。為了提高效率使用肖特基二極管。 Sepic 耦合電容的選擇 Sepic 耦合電容 Cs 的選擇主要看 RMS 電流（有效電流），可由下式得出 ∶ ( m in ))( INO U TO U TRM SCs VVII ?? (39) Sepic 電路的電容必須能夠承受跟輸出功率有關(guān)的有效電流。這種特性使 Sepic 特別適用于流過(guò)電容的有效電流（跟電容技術(shù)有關(guān)）相對(duì)較小的小功率的應(yīng)用。 Sepic 耦合電容的電壓額定值必須大于最大輸入 電壓。鉭電容和陶瓷電容 是 SMT 的首選，它們具有很高的額定有效電流值，額定有效電流值跟電容的尺寸有關(guān)。穿心電解電容尺寸不受限制并且能夠提供需要的額定有效電流，較好用。 Cs的紋波電壓的峰峰值可由下式得出∶ SWSOUTCs fC DIV ???? m ax (310) 滿足需要的有效電流的電容在 Cs上一般不會(huì)產(chǎn)生太大的紋波電壓，因此峰值電壓通常接近輸入電壓。 輸出電容的選擇 在 Sepic 中，當(dāng)電源開(kāi)關(guān) Q1打開(kāi)時(shí)，電感充電，輸出電流由輸出電容提供，因 此輸出電容會(huì)出現(xiàn)很大的紋波電流， 選定的輸出電容必須能夠提供最大的有效電流 [25]。輸出電容上的有效電流是∶ 第三章 線控制動(dòng)控制系統(tǒng)研究 26 ( m in ))( INOUTOUTR M SC o u t VVII ?? (311) ESR、 ESL 和大容量的輸出電容直接控制輸出紋波。如圖 4 所示，假設(shè)一半紋波跟 ESR 有關(guān)，另外一半跟容量有關(guān)，因此 )(2)(1pe akLpe akLripp le II VE SR ??? (312) SWripple fV IC OUTOUT ??? (313) 輸出電容必須滿足有效電流、 ESR 和容量的需求。 輸入電容的選擇 跟升壓轉(zhuǎn)換器相似， Sepic 電路的輸入端有個(gè)電感，因此輸入電流的波形是連續(xù)的三角形形狀。電感保證輸入電容上僅有很低的紋波電流。輸入電容的有效電流可由下式得出∶ 12C I N ( R M S ) LI ??? (314) 輸入電容必須能夠承受有效電流。在 Sepic 電路的應(yīng)用中雖然對(duì)輸入電容的要求不是很?chē)?yán)格，但是用 10uF或者更大的電容可以使電路免受輸入電源內(nèi)阻的影響。 根據(jù)公式（ 31） ~（ 314）可進(jìn)一步計(jì)算得到電路各相關(guān)參數(shù)，從而對(duì)電路元件進(jìn)行合理的選擇。具體計(jì)算過(guò)程如下： 開(kāi)關(guān)電流有效值為： AI R M SQ )()(5 2)(1 ??????? 占空比最大值為： 6 2 7 a x ??? ??D 電感 L L2值為： uHkLLL 8 26 2 7 6 2421 ?????? 電感電流峰值： AI p e a kL )(1 ????? 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 AI peakL )(2 ??? 開(kāi)關(guān)電流峰值： AI p e a kQ )(1 ??? 電容值： uFC OUT 6 2 7 ????? ?? 最終選取電路參數(shù)：二極管選擇超快速關(guān)斷二極管 MUR1560,電感 L1=L2=283uH， C1=C2=10uF,開(kāi)關(guān)管選取 IGBT H30T90。 已知 Sepic 電路的輸入電壓和輸出電壓關(guān)系為： inVDDV ??1out (315) 可計(jì)算得到占空與輸出電壓對(duì)應(yīng)關(guān) 系 如表 33所示： 表 33 輸入信號(hào)占空比與輸出電壓對(duì)應(yīng)關(guān)系 序號(hào) 輸入信號(hào)占空比 輸出電壓（ V） 1 2 2 6 3 10 4 16 5 24 6 36 7 40 第三章 線控制動(dòng)控制系統(tǒng)研究 28 設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的硬件電路 圖 33 Atmega81電路連接圖 控制系統(tǒng)采用 Atmel 公司的基于精簡(jiǎn)指令級(jí)的 8 位 MCU Atmega8L 芯片作為控制 核心如圖 33 所示 ，此款單片機(jī)最高工作頻率可達(dá)到 8M 完全能夠滿足控制系統(tǒng)的快速響應(yīng)要求 。 MEGA8 單片機(jī)接收和監(jiān)控踏板傳感器及車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器電信號(hào)，根據(jù)傳感器信號(hào) ，通過(guò)改變脈寬調(diào)制器（ PWM）占空比 ，調(diào)節(jié)直流電源控制輸出電流和輸出電壓，達(dá)到控制 GMM線圈電流與電壓，實(shí)現(xiàn)剎車(chē)制動(dòng)的目的。下面對(duì)硬件電路的各主要功能進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹： 圖 34 電流信號(hào)檢測(cè)電路 如圖 34 所 示，電流檢測(cè)電路主要用于檢測(cè) GMM 線圈上的電流信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電流的閉環(huán)調(diào)節(jié)。電路采用高性能運(yùn)放 LM358,由汽車(chē)蓄電池電壓的級(jí)別，采用 12V 單電源供電模式。 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 控制程序的編寫(xiě) 通過(guò)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，完全滿足了 GMM 線控制動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)要求，能夠?qū)崿F(xiàn)汽車(chē)的快速可靠制動(dòng)，較傳統(tǒng)的制動(dòng)方式取得了較大改進(jìn)?？刂葡到y(tǒng)結(jié) 構(gòu)如圖 35所示 ，該閉環(huán)控制系統(tǒng)采用 PID 控制器，算法簡(jiǎn)單可靠，能夠保證控制系統(tǒng)的快速響應(yīng)能力。 P I D ( s ) = K p + K i / s + K d sG ( s )KV o u tV i n 圖 35 系統(tǒng)控制框圖 軟件設(shè)計(jì)的流程圖 如圖 36 所示， 首先對(duì) ATMEGA 8 單片機(jī)進(jìn)行初始化，通過(guò)踏板傳感器的分壓電路檢測(cè)到踏板位移和車(chē)輪轉(zhuǎn)速信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)理。 MEGA 8 通過(guò)計(jì)算產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號(hào)（ PWM），對(duì) PWM 產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速信號(hào)是否滿足要求進(jìn)行判斷，若 不滿足要求繼續(xù)寫(xiě)入 MEGA 8 重新得到 PWM，若滿足要求則固定直流電源的輸出電壓，進(jìn)而控制驅(qū)動(dòng)源，達(dá)到制動(dòng)目的。 初 始 化檢 測(cè) 踏 板 位 置 和 車(chē) 輪 轉(zhuǎn) 速計(jì) 算 G M M 控 制 電 流寫(xiě) 入 P W M轉(zhuǎn) 速 是 否 滿 足 要求產(chǎn) 生 制 動(dòng) 力開(kāi) 始結(jié) 束YN 圖 36 程序流程圖 第三章 線控制動(dòng)控制系統(tǒng)研究 30 為簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，以踏板傳感器信號(hào)作為主控制變量，采用查表法對(duì) Sepic電源的輸出電壓進(jìn)行控制。將汽車(chē)制動(dòng)踏板傳感器信號(hào)劃分成如表 34 所示區(qū)間，并對(duì)電路輸出電壓進(jìn)行控制。 表 34 控制信號(hào)與輸入信號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系 序號(hào) 傳感器電信號(hào)區(qū)間（ V） 直流電源輸出電壓（ V） 1 0～ 0～ 3 2 ～ 1 3～ 5 3 1～ 5～ 8 4 ～ 2 8～ 12 5 2～ 12～ 16 6 ～ 3 16～ 20 7 3～ 20～ 25 8 ～ 4 25～ 30 9 4～ 30～ 32 10 ～ 5 32～ 34 程序如下： include ifndef __SLEEP_DEFINED__ define __SLEEP_DEFINED__ .EQU __se_bit=0x80 .EQU __sm_mask=0x70 .EQU __sm_powerdown=0x20 .EQU __sm_powersave=0x30 .EQU __sm_standby=0x60 .EQU __sm_ext_standby=0x70 .EQU __sm_adc_noise_red=0x10 .SET power_ctrl_reg=mcucr endif include include include 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 //********************************* define the ADC channel //********************************* define ADCMUX_TYPE_ADC1 0x41 define ADCMUX_TYPE_ADC5 0x45 //********************************* //define the PID Parameters //*********************************/ int now_currunt_value=0。 unsigned int get_adc[5]={0,0,0,0,0}。 int back_currunt_value=0 。 int set_currunt_value=0 。 unsigned int Pwm_table[11]={0,64,128,192,256,320,384,448,512,576,640}。 unsigned char Pwm_table[11]={0,21,37,53,71,85,101,117,133,149,165} 。 void inital(void) { /*******************************/ /* MCU 初始化 */ /*******************************/ MCUCR =0b00001010。 //MCU 控制寄存器 啟動(dòng) INT0 INT1 任意電平變化引發(fā)中斷 SFIOR|=0b00000100。 //PUD set 1 GICR =0b11000000。 //INT0 INT1 使能 //SREG=0b10000000。 /*******************************/ /* I/O 端口功能初始化 */ /*******************************/ //SFIOR= =1。 // OCR2 =1。 //OCR1A =1。 //Run =1。 //Stop =1。 // PUD =1。 // PUD 第三章 線控制動(dòng)控制系統(tǒng)研究 32 =1。 =1。 =0。 // ADC5 =0。 // ADC1 /***************************