汽车磁流变半主动悬架控制系统设计
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ｐｃ／ｏｓｑｉ内核包含了任务管理、时间管理、 内存管理及进程问通信４个部分。 ２．２移植“Ｃ／ＯＳ－ＩＩ到ＡＲＭ
要移植一个操作系统到微处理器卜需要做到 对使用的编译器和将要移植的操作系统有深入的 了解，并对具体使用的芯片也要有一定的了解。 根据弘Ｃ／ＯＳ－ＩＩ的要求，移植ｕｃ／ＯＳ－ＩＩ到一个新 的体系结构上需要提供与ＣＰＵ代码相关的３个 代码文件Ｌ９］：Ｃ语言头文件ＯＳ＿ＣＰＵ．Ｈ、Ｃ语言 源文件ｏＳ—ＣＰＵ—Ｃ．Ｃ和汇编源文件程序ＯＳ— ＣＰＵ ＡＳＭ．Ｈ。
＋５市一一＿二剖二纂 脚２Ｖ｜
丫Ｉ． ＥＬＵ 叫稳压电路ｌ 加速 ７
报警灯 电路
一嚣鎏Ｆ 。Ｉ 度信
Ｌ
２１旦薅ＬＬ： 号调 —Ｊ
里Ｆ 度传
Ｉ．
理电 路
山－＂。Ｖ
＋１．８Ｖ＋３．３Ｖ
磊丝 戳ｌ， 车速
传感利 。一 信号
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器
Ｄ／Ａ
罐 恒
流 卜源
堰 ｙ 驱 动
ｒＡＮ
电流反馈 电
wenku.baidu.com
框 弓ｌ一幽网；ＬＪ断检电测酬剃 Ｔ 外部ＬＨ邋褡ｂ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｆｕｚｚｙ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｅａｓｉｌｙ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃｅ，ｉｓ ｕｓｅｄ ｔＯ ｄｅ— ｓｉｇｎ ｔｈｅ ｆｕｚｚｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｍｉ—ａｃｔｉｖｅ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ（ＳＡＳ）ｂａｓｅｄ ｏｎ ｍａｇｎｅｔｏ－ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ（ＭＲ） ｄａｍｐｅｒ．Ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｖｅｒｔｉｃａｌ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ，ｖｅｈｉｃｌｅ ｓｐｅｅｄ ｓｉｇ— ｎａｌ，ＭＲ ｄａｍｐｅｒ ｄｒｉｖｅ，ｅｔｃ．，ａｎｄ ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ｉｓ ｍａｉｎｌｙ ｂａｓｅｄ ０１３．ｔｈｅ ｇＣ／ＯＳ－ＩＩ－ｉｍｂｅｄｄｅｄ ｒｅａｌ— ｔｉｍｅ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｍｕｌｔｉｔａｓｋ ｐｒｏｇｒａｍ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｏａｄ ｔｅｓｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｈｏｍｅ－ｍａｄｅ ｖｅｈｉｃｌｅ ＣＨ７ １ １ Ａ ａｒｅ ｍａｄｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｅｌｆ－ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ＭＲ ｄａｍｐｅｒ ａｎｄ ｉｔｓ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｏｆ ＳＡＳ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＭＲ ｄａｍｐｅｒ ｃａｎ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｖｅｒｔｉ— ｃａｌ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｖｅｈｉｃｌｅ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｒｉｄｅ ｃｏｍｆｏｒｔ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍａｇｎｅｔｏ－ｒｈｅｏｌｏｇｙ（ＭＲ）；ｆｕｚｚｙ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｉｍｂｅｄｄｅｄ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ；ｒｏａｄ ｔｅｓｔ
表２任务优先级和功能描述
系统软件主程序流程，如图２所示。
表１模糊控制状态表
２．３．２ 系统控制策略 设多（玎）是车身的垂直加速度，ｕ是车速，
的（行）是车身的垂直加速度的变化率，其中岁（咒）
和可直接通过处理器的Ａ／Ｄ接ＬＪ采集，处理器通 过计算相邻２个时刻的加速度差，然后再除以２
次采集的时间即可得到加速度的变化率的（咒）。
（４）岁（咒）＞０，的（，ｚ）ｄ０，悬架处于拉伸状
态，但是拉伸量在减小，应逐渐增大控制力。 ２．３．３ 系统软件的总体结构
整个控制系统的软件按照各自所实现的不同 功能可以分为３个部分：驱动程序层、任务层和操 作系统内核层。根据车辆平顺性控制的要求设计 了加速度定时中断采集、车速捕获、控制电流定时 输出和数据通信４个任务，各任务的优先级及功 能见表２所列。
第３３卷第１２期 ２０１０年１２月
合肥工业大学学报（自然科学版）
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＥＦＥＩ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＴＥＣＨＮ０１．Ｃ）ＧＹ
Ｖ０１．３３ Ｎｏ．１２ Ｄｅｅ．２０１０
Ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３—５０６０．２０１０．１２．００２
汽车磁流变半主动悬架控制系统设计
‘
直方向的运动状态。 （２）车速信号调理电路。该电路主要是检测
汽车行驶速度，然后根据不同阶段的车速采用不 同的控制策略。
（３）恒流源驱动电路。该电路的主要功能是 驱动受控源，改变减振器上的电流大小，从而调节 阻尼力大小。采用处理器中自带的ＰＷＭ功能， 通过滤波来实现Ｄ／Ａ转换，通过控制ＰＷＭ的占 空比来实现控制电压大小，并实现控制恒流源输 出电流大小，进而通过恒流源输出电流控制减振 器的磁流变液的黏度来改变其阻尼力。
（４）ＣＡＮ通信电路。该电路功能模块包括２ 个兼容ＣＡＮ２．０Ｂ协议的ＣＡＮ控制器组成，这些 丰富的内部资源和外部接口资源可以满足ＥＣＵ 对各种数据的处理、ＣＡＮ网络数据的发送和接收 要求，能够实现高低速ＣＡＮ网络的网关节点 功能。
（５）故障诊断电路。该电路功能就是利用 ＥＣＵ监视加速度传感器、ＥＣＵ和恒流源各组成部 分的工作情况，发现故障后自动启动故障运行程 序，将故障以代码的形式（此代码为设计时已经约 定好的）存入Ｆｌａｓｈ存储器；同时，通过故障指示灯 提醒驾驶员和维修人员电控系统中出现的故障。
夏光１’２， 唐希雯３， 汪韶杰１， 孙保群１
（１．合肥工业大学汽车Ｉ：程技术研究院。安徽合肥＇２３０００９；２．合肥工业大学机械与汽车工程学院。安徽合肥２３０００９；３．解放军电 子＿ｃ程学院信息工程系，安徽合肥２３００３７）
摘要：文章采用工程易于实现的模糊控制方法，设计了磁流变半ｔ动悬架模糊控制器；进行了车身垂直加速
对任务堆栈区初始化
坳垒堡上 箜ｌ
控制算法的实际可操作性越来越差，同时也带来 了复杂算法的响应时滞。
本文针对磁流变半主动悬架进行了控制系统 的硬件电路设计，采用工程易于实现的模糊算法， 引入嵌入式操作系统ｐＣ／ＯＳ－ＩＩ和多任务的编程 方法，并将自主开发的控制系统装车进行了实车 道路试验。
收稿日期：２０１０一０１—１８：修回日期：２０１０－０３—１７ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０５７５０６４）；安徽省“卜一ｌ￡”科技攻关计划资助项目（０７０１０２０２０５５） 作者简介：夏光（１９８３一）。男，安徽萧县人，博士生．合肥工业大学研究实习员；
最后，处理器根据不同的车速口进入其相应的处 理子程序，在每个对应的处理子程序里对加速度
多（咒）和加速度变化率酗（咒）的符号进行判断，分
为４种情况，进入每一种情况后，处理器根据 多（咒）的大小，控制恒流源输出相应的电流以控制
减振器。根据加速度多（咒）和加速度变化率的
（ｎ）的符号，把悬架分为４种不同的行程。
（１．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ７Ｆｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ ２３０００９，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ａｎｄ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｆｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ ２３０００９，Ｃｈｉｎａ；３．Ｄｅｐｔ．ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＰＩ。Ａ Ｅｌｅｃ— ｔｒｏｎｉｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｈｅｆｅｉ ２３００３７，Ｃｈｉｎａ）
磁流变半主动悬架是通过改变磁流变液流体 的黏度来改变悬架减振器阻尼力的一种新型电控 悬架，由于其响应快、动态范围宽、功耗低和结构 简单的特点，且能取得与主动悬架相近的控制效 果而成为近年来智能悬架研究的热点ｒ１－－３］。
关于磁流变减振器的控制方法很多，随着研 究的深入，控制算法也越来越复杂ｒ４－６］，但是这些
最小系统是指该处理器能正常工作所必须的 条件，主要包括电源时钟、复位和ＪＴＡＧ接口，如 果芯片没有片内程序存储器，则还要加上存储器 系统。 １．２系统硬件电路设计
（１）加速度信号调理电路。该电路主要包括 电荷放大器、电压放大、巴特沃思滤波、电平转换 和隔离限幅电路，把车身垂直加速度的电荷信号 转化为处理器可以识别的较高精度的电压信号， 传递给控制系统的电子控制单元，以提供车身垂
关键词：磁流变；模糊控制；嵌入式操作系统；道路试验
中图分类号：Ｕ４６３．３３
文献标志码：Ａ
文章编号：１００３—５０６０（２０１０）１２—１７６５—０５
Ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ＳＡＳ ｗｉｔｈ ＭＲ ｄａｍｐｅｒ
ＸＩＡ Ｇｕａｎ９１～， ＴＡＮＧ Ｘｉ—ｗｅｎ３， ＷＡＮＧ Ｓｈａｏ－ｊｉｅｌ， ＳＵＮ Ｂａｏ－ｑｕｎｌ
万方数据
第１２期
夏光，等：汽车磁流变半主动悬架控制系统设计
１７６７
２．３基于ｐＣ／ＯＳｑＩ的系统软件设计 ２．３．１ 系统控制方案
磁流变减振器的参数随外加磁场的变化而变 化，具有较强的非线性，难以建市精确的数学模 型。采用传统的控制方法对磁流变减振器进行控 制，控制效果有时难以满足要求。模糊控制器是 一种不需要对控制对象精确建模的控制器，而且 对过程参数的变化不敏感，具有很强的鲁棒性。 它根据人们的经验制定控制规则得出控制决策 表，然后求出控制量的大小，特别适合于对磁流变 减振器进行控制。
信号ｌ ｆ由！改Ｉ
ｉ
路
图１控制系统结构示意图
１．１ ＬＰＣ２２９２及其最小系统 磁流变半主动悬架控制系统选用ＡＲＭ７系
列ＬＰＣ２２９２作为控制器的核心单元，可提高运算 速度。ＬＰＣ２２９２足１４４脚封装，基于一个支持实 时仿真和跟踪的１６／３２位ＡＲＭ７ＴＤＭｌ一Ｓ ＣＰＵ 的微控制器。
由于ＬＰＣ２２９２具有极低的功耗、多个３２位 定时器、８通道１０位ＡＤＣ、ｚ／４高级ＣＡＮ、６通道 ３２位脉宽调制器（ＰＷＭ）以及多达９个外部中断 管脚，使它们特别适用于汽车、工业控制应用‘７｜。
孙保群（１９５６一），男，安徽定远人，合肥工业大学研究员，硕士生导师．
万方数据
１７６６
合肥工业大学学报（自然科学版）
第３３卷
１ 系统硬件电路设计与实现系统
硬件设计主要是电子控制单元的硬件设计， 其结构框图如图１所示，它表明了磁流变半主动 悬架控制系统的基本电路结构及工作过程，主要 包括单片机和最小系统电路、点火系统供电电路、 车身垂直加速度信号调理电路、车速信号调理电 路、恒流源驱动电路、ＣＡＮ通信电路和故障诊断 通信电路。
设计模糊控制规则集的准则使减振器活塞杆 在垂直方向的加速度最小，并能够确保活塞的垂 直位移在允许范围内。根据经验，本文得出了一 组由３６条模糊条件语句构成的控制规则，将这些 模糊条件语句加以归纳，建立了模糊控制状态表。 经调整后选一种能够真实反映磁流变减振器运动 状态的变量以及合理范围的算法，见表ｌ所列。
度、车速采集和减振器驱动等硬件系统的电路设计；软件设计中移植了嵌入式操作系统肛Ｃ／ＯＳ－ＩＩ，采用多任
务程序的没计方法；利用自ｔ开发的磁流变减振器以及控制器，对国产昌河ＣＨ７１ｌＡ轿车进行改装并进行实
车道路对比试验；实验表明，设计的磁流变半ｔ动悬架控制器呵以有效地降低车身垂直加速度，改善整车行驶
平顺性。
（１）岁（７ｚ）＜ｏ，的（行）＞０，悬架处于压缩状
态，但是压缩量在减小，应逐渐增大控制力。
（２）多（，ｚ）＞０，的（以）＞０，悬架处于拉伸过
程，并且拉伸量在增大，应逐渐减小控制力。
（３）多（咒）＜０，的（竹）ｄ０，悬架处于压缩状
态，并且压缩量在增大，应逐渐减小控制力。
创建多任务
厂≮≥ ｌ系统自检Ｉ 了
２系统软件设计
２．１嵌入式实时操作系统弘Ｃ／ＯＳ－ＩＩ 弘Ｃ／ＯＳ－ＩＩ是一种免费公开源代码、结构小巧
且具有可剥夺实时内核的实时操作系统，具有町 靠性高、移植性强、占用资源少、裁剪方便以及源 码公开等诸多优点。一个移植了实时嵌入式操作 系统的开发平台可以让开发人员把繁琐的调度交 给操作系统，集中精力于模块本身功能的实现，高 效率高质量地完成对实时眭能具有严格要求的汽 车电控单元的开发，大大缩短应用产品的开发周 期，增强整个系统在实际应用中的可靠性，提高产 品的经济效益Ｌ８ｊ。
要移植一个操作系统到微处理器卜需要做到 对使用的编译器和将要移植的操作系统有深入的 了解，并对具体使用的芯片也要有一定的了解。 根据弘Ｃ／ＯＳ－ＩＩ的要求，移植ｕｃ／ＯＳ－ＩＩ到一个新 的体系结构上需要提供与ＣＰＵ代码相关的３个 代码文件Ｌ９］：Ｃ语言头文件ＯＳ＿ＣＰＵ．Ｈ、Ｃ语言 源文件ｏＳ—ＣＰＵ—Ｃ．Ｃ和汇编源文件程序ＯＳ— ＣＰＵ ＡＳＭ．Ｈ。
＋５市一一＿二剖二纂 脚２Ｖ｜
丫Ｉ． ＥＬＵ 叫稳压电路ｌ 加速 ７
报警灯 电路
一嚣鎏Ｆ 。Ｉ 度信
Ｌ
２１旦薅ＬＬ： 号调 —Ｊ
里Ｆ 度传
Ｉ．
理电 路
山－＂。Ｖ
＋１．８Ｖ＋３．３Ｖ
磊丝 戳ｌ， 车速
传感利 。一 信号
处
—卜＼ 理
］／
器
Ｄ／Ａ
罐 恒
流 卜源
堰 ｙ 驱 动
ｒＡＮ
电流反馈 电
wenku.baidu.com
框 弓ｌ一幽网；ＬＪ断检电测酬剃 Ｔ 外部ＬＨ邋褡ｂ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｆｕｚｚｙ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｅａｓｉｌｙ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃｅ，ｉｓ ｕｓｅｄ ｔＯ ｄｅ— ｓｉｇｎ ｔｈｅ ｆｕｚｚｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｍｉ—ａｃｔｉｖｅ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ（ＳＡＳ）ｂａｓｅｄ ｏｎ ｍａｇｎｅｔｏ－ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ（ＭＲ） ｄａｍｐｅｒ．Ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｖｅｒｔｉｃａｌ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ，ｖｅｈｉｃｌｅ ｓｐｅｅｄ ｓｉｇ— ｎａｌ，ＭＲ ｄａｍｐｅｒ ｄｒｉｖｅ，ｅｔｃ．，ａｎｄ ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ｉｓ ｍａｉｎｌｙ ｂａｓｅｄ ０１３．ｔｈｅ ｇＣ／ＯＳ－ＩＩ－ｉｍｂｅｄｄｅｄ ｒｅａｌ— ｔｉｍｅ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｍｕｌｔｉｔａｓｋ ｐｒｏｇｒａｍ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｏａｄ ｔｅｓｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｈｏｍｅ－ｍａｄｅ ｖｅｈｉｃｌｅ ＣＨ７ １ １ Ａ ａｒｅ ｍａｄｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｅｌｆ－ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ＭＲ ｄａｍｐｅｒ ａｎｄ ｉｔｓ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｏｆ ＳＡＳ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＭＲ ｄａｍｐｅｒ ｃａｎ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｖｅｒｔｉ— ｃａｌ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｖｅｈｉｃｌｅ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｒｉｄｅ ｃｏｍｆｏｒｔ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍａｇｎｅｔｏ－ｒｈｅｏｌｏｇｙ（ＭＲ）；ｆｕｚｚｙ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｉｍｂｅｄｄｅｄ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ；ｒｏａｄ ｔｅｓｔ
表２任务优先级和功能描述
系统软件主程序流程，如图２所示。
表１模糊控制状态表
２．３．２ 系统控制策略 设多（玎）是车身的垂直加速度，ｕ是车速，
的（行）是车身的垂直加速度的变化率，其中岁（咒）
和可直接通过处理器的Ａ／Ｄ接ＬＪ采集，处理器通 过计算相邻２个时刻的加速度差，然后再除以２
次采集的时间即可得到加速度的变化率的（咒）。
（４）岁（咒）＞０，的（，ｚ）ｄ０，悬架处于拉伸状
态，但是拉伸量在减小，应逐渐增大控制力。 ２．３．３ 系统软件的总体结构
整个控制系统的软件按照各自所实现的不同 功能可以分为３个部分：驱动程序层、任务层和操 作系统内核层。根据车辆平顺性控制的要求设计 了加速度定时中断采集、车速捕获、控制电流定时 输出和数据通信４个任务，各任务的优先级及功 能见表２所列。
第３３卷第１２期 ２０１０年１２月
合肥工业大学学报（自然科学版）
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＥＦＥＩ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＴＥＣＨＮ０１．Ｃ）ＧＹ
Ｖ０１．３３ Ｎｏ．１２ Ｄｅｅ．２０１０
Ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３—５０６０．２０１０．１２．００２
汽车磁流变半主动悬架控制系统设计
‘
直方向的运动状态。 （２）车速信号调理电路。该电路主要是检测
汽车行驶速度，然后根据不同阶段的车速采用不 同的控制策略。
（３）恒流源驱动电路。该电路的主要功能是 驱动受控源，改变减振器上的电流大小，从而调节 阻尼力大小。采用处理器中自带的ＰＷＭ功能， 通过滤波来实现Ｄ／Ａ转换，通过控制ＰＷＭ的占 空比来实现控制电压大小，并实现控制恒流源输 出电流大小，进而通过恒流源输出电流控制减振 器的磁流变液的黏度来改变其阻尼力。
（４）ＣＡＮ通信电路。该电路功能模块包括２ 个兼容ＣＡＮ２．０Ｂ协议的ＣＡＮ控制器组成，这些 丰富的内部资源和外部接口资源可以满足ＥＣＵ 对各种数据的处理、ＣＡＮ网络数据的发送和接收 要求，能够实现高低速ＣＡＮ网络的网关节点 功能。
（５）故障诊断电路。该电路功能就是利用 ＥＣＵ监视加速度传感器、ＥＣＵ和恒流源各组成部 分的工作情况，发现故障后自动启动故障运行程 序，将故障以代码的形式（此代码为设计时已经约 定好的）存入Ｆｌａｓｈ存储器；同时，通过故障指示灯 提醒驾驶员和维修人员电控系统中出现的故障。
夏光１’２， 唐希雯３， 汪韶杰１， 孙保群１
（１．合肥工业大学汽车Ｉ：程技术研究院。安徽合肥＇２３０００９；２．合肥工业大学机械与汽车工程学院。安徽合肥２３０００９；３．解放军电 子＿ｃ程学院信息工程系，安徽合肥２３００３７）
摘要：文章采用工程易于实现的模糊控制方法，设计了磁流变半ｔ动悬架模糊控制器；进行了车身垂直加速
对任务堆栈区初始化
坳垒堡上 箜ｌ
控制算法的实际可操作性越来越差，同时也带来 了复杂算法的响应时滞。
本文针对磁流变半主动悬架进行了控制系统 的硬件电路设计，采用工程易于实现的模糊算法， 引入嵌入式操作系统ｐＣ／ＯＳ－ＩＩ和多任务的编程 方法，并将自主开发的控制系统装车进行了实车 道路试验。
收稿日期：２０１０一０１—１８：修回日期：２０１０－０３—１７ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０５７５０６４）；安徽省“卜一ｌ￡”科技攻关计划资助项目（０７０１０２０２０５５） 作者简介：夏光（１９８３一）。男，安徽萧县人，博士生．合肥工业大学研究实习员；
最后，处理器根据不同的车速口进入其相应的处 理子程序，在每个对应的处理子程序里对加速度
多（咒）和加速度变化率酗（咒）的符号进行判断，分
为４种情况，进入每一种情况后，处理器根据 多（咒）的大小，控制恒流源输出相应的电流以控制
减振器。根据加速度多（咒）和加速度变化率的
（ｎ）的符号，把悬架分为４种不同的行程。
（１．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ７Ｆｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ ２３０００９，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ａｎｄ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｆｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ ２３０００９，Ｃｈｉｎａ；３．Ｄｅｐｔ．ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＰＩ。Ａ Ｅｌｅｃ— ｔｒｏｎｉｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｈｅｆｅｉ ２３００３７，Ｃｈｉｎａ）
磁流变半主动悬架是通过改变磁流变液流体 的黏度来改变悬架减振器阻尼力的一种新型电控 悬架，由于其响应快、动态范围宽、功耗低和结构 简单的特点，且能取得与主动悬架相近的控制效 果而成为近年来智能悬架研究的热点ｒ１－－３］。
关于磁流变减振器的控制方法很多，随着研 究的深入，控制算法也越来越复杂ｒ４－６］，但是这些
最小系统是指该处理器能正常工作所必须的 条件，主要包括电源时钟、复位和ＪＴＡＧ接口，如 果芯片没有片内程序存储器，则还要加上存储器 系统。 １．２系统硬件电路设计
（１）加速度信号调理电路。该电路主要包括 电荷放大器、电压放大、巴特沃思滤波、电平转换 和隔离限幅电路，把车身垂直加速度的电荷信号 转化为处理器可以识别的较高精度的电压信号， 传递给控制系统的电子控制单元，以提供车身垂
关键词：磁流变；模糊控制；嵌入式操作系统；道路试验
中图分类号：Ｕ４６３．３３
文献标志码：Ａ
文章编号：１００３—５０６０（２０１０）１２—１７６５—０５
Ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ＳＡＳ ｗｉｔｈ ＭＲ ｄａｍｐｅｒ
ＸＩＡ Ｇｕａｎ９１～， ＴＡＮＧ Ｘｉ—ｗｅｎ３， ＷＡＮＧ Ｓｈａｏ－ｊｉｅｌ， ＳＵＮ Ｂａｏ－ｑｕｎｌ
万方数据
第１２期
夏光，等：汽车磁流变半主动悬架控制系统设计
１７６７
２．３基于ｐＣ／ＯＳｑＩ的系统软件设计 ２．３．１ 系统控制方案
磁流变减振器的参数随外加磁场的变化而变 化，具有较强的非线性，难以建市精确的数学模 型。采用传统的控制方法对磁流变减振器进行控 制，控制效果有时难以满足要求。模糊控制器是 一种不需要对控制对象精确建模的控制器，而且 对过程参数的变化不敏感，具有很强的鲁棒性。 它根据人们的经验制定控制规则得出控制决策 表，然后求出控制量的大小，特别适合于对磁流变 减振器进行控制。
信号ｌ ｆ由！改Ｉ
ｉ
路
图１控制系统结构示意图
１．１ ＬＰＣ２２９２及其最小系统 磁流变半主动悬架控制系统选用ＡＲＭ７系
列ＬＰＣ２２９２作为控制器的核心单元，可提高运算 速度。ＬＰＣ２２９２足１４４脚封装，基于一个支持实 时仿真和跟踪的１６／３２位ＡＲＭ７ＴＤＭｌ一Ｓ ＣＰＵ 的微控制器。
由于ＬＰＣ２２９２具有极低的功耗、多个３２位 定时器、８通道１０位ＡＤＣ、ｚ／４高级ＣＡＮ、６通道 ３２位脉宽调制器（ＰＷＭ）以及多达９个外部中断 管脚，使它们特别适用于汽车、工业控制应用‘７｜。
孙保群（１９５６一），男，安徽定远人，合肥工业大学研究员，硕士生导师．
万方数据
１７６６
合肥工业大学学报（自然科学版）
第３３卷
１ 系统硬件电路设计与实现系统
硬件设计主要是电子控制单元的硬件设计， 其结构框图如图１所示，它表明了磁流变半主动 悬架控制系统的基本电路结构及工作过程，主要 包括单片机和最小系统电路、点火系统供电电路、 车身垂直加速度信号调理电路、车速信号调理电 路、恒流源驱动电路、ＣＡＮ通信电路和故障诊断 通信电路。
设计模糊控制规则集的准则使减振器活塞杆 在垂直方向的加速度最小，并能够确保活塞的垂 直位移在允许范围内。根据经验，本文得出了一 组由３６条模糊条件语句构成的控制规则，将这些 模糊条件语句加以归纳，建立了模糊控制状态表。 经调整后选一种能够真实反映磁流变减振器运动 状态的变量以及合理范围的算法，见表ｌ所列。
度、车速采集和减振器驱动等硬件系统的电路设计；软件设计中移植了嵌入式操作系统肛Ｃ／ＯＳ－ＩＩ，采用多任
务程序的没计方法；利用自ｔ开发的磁流变减振器以及控制器，对国产昌河ＣＨ７１ｌＡ轿车进行改装并进行实
车道路对比试验；实验表明，设计的磁流变半ｔ动悬架控制器呵以有效地降低车身垂直加速度，改善整车行驶
平顺性。
（１）岁（７ｚ）＜ｏ，的（行）＞０，悬架处于压缩状
态，但是压缩量在减小，应逐渐增大控制力。
（２）多（，ｚ）＞０，的（以）＞０，悬架处于拉伸过
程，并且拉伸量在增大，应逐渐减小控制力。
（３）多（咒）＜０，的（竹）ｄ０，悬架处于压缩状
态，并且压缩量在增大，应逐渐减小控制力。
创建多任务
厂≮≥ ｌ系统自检Ｉ 了
２系统软件设计
２．１嵌入式实时操作系统弘Ｃ／ＯＳ－ＩＩ 弘Ｃ／ＯＳ－ＩＩ是一种免费公开源代码、结构小巧
且具有可剥夺实时内核的实时操作系统，具有町 靠性高、移植性强、占用资源少、裁剪方便以及源 码公开等诸多优点。一个移植了实时嵌入式操作 系统的开发平台可以让开发人员把繁琐的调度交 给操作系统，集中精力于模块本身功能的实现，高 效率高质量地完成对实时眭能具有严格要求的汽 车电控单元的开发，大大缩短应用产品的开发周 期，增强整个系统在实际应用中的可靠性，提高产 品的经济效益Ｌ８ｊ。