半主动悬架电子控制系统的研究

欢迎来电来函索取产品和建电解液、补充液 厂资料。
厂 备 设 水 华 用 池 电 蓄 司 公 团 集 德 厂 利 备厂 油 设备 石 水设 北 用水 华 池用 电池 蓄电 司蓄 公司 团公 集团 德集 利德 油利 石油 北石 华北
厂址：华北石油中等职业学校院内 通信：河北省任邱市 ** 号信箱 热线电话：#*(+ , "+&!&--（". 小时开通） 联系人：孙树立 朱纯斌 邮编：#&"!!"
图#
)012,) 与 "#$% 的一种接口
!"$
控制系统中的电源 由于控制系统中所处理的原始信号较微弱，容
图, *)3"%+ 与 4.5 的接口电路
易受到外界电磁、内部不稳定电源等的干扰，还有
万方数据 《汽车电器》 (""( 年增刊
・ (1 ・
设计#研究
!"# 自诊断子系统 自诊断子系统是半主动悬架控制系统的重要组 成部分之一，它的主要功用是利用 !"# 对控制系统 的检测部件、控制部件和执行器进行各自功能障碍 的测试，并将故障结果通过一定的方式予以显示和 报警。半主动悬架控制系统可以通过发光二极管的 不同闪烁形式反映系统正常、加速度传感器故障、 电源故障、步进电动机故障等自检，如图 $ 所示。 当然，如 !"# 本身发生故障，控制系统无法提供故 障表达方式。
换速度要求并不高。但由于 %&’ 是 ! 位微处理器， 它在数值计算时存在着较大的误差，因此， 3 4 5 转 换器的量化误差必须尽可能地予以减小。考虑到实 际应用， 3 4 5 转换器选用 $( 位转换精度的 351063， 其转换速度为 (1 ! 7，可与 ! 位单片机直接对接，并 在转换结束时发出信号供单片机查询或作为单片机 的中断输入，如图 # 所示。另外，选用 351063 的 好处还有其信号输入可采用多种方式。为减小 3 4 5 转换器的转换误差，控制系统中最好选用适当的采 样保持器，如本研究系统中采用的 351!(。
!"#"$%&’ (")*+$&,*-" (.#/"0#*10 23"&,%10*& 410,%13 (5#,")
汽车的悬架系统与汽车的两个主要性能— — —行 驶舒适性和操纵稳定性密切相关。对于长期占统治 地位的被动悬架来说，其悬架系统的刚度和阻尼参 数是 固 定 不 变 的。事 实 证 明，对 于 随 机 的 路 面 激 励，这样的悬架系统不能同时兼顾汽车的行驶舒适 性和操纵稳定性，甚至仅仅行驶舒适性也得不到保 证。而以实时控制为目的、同时兼顾行驶舒适性和 操纵稳定性的主动悬架系统，由于机构复杂，消耗 很大的外部能量，测量子系统精度要求高等多方面 原因，还无法得以普遍应用。介乎被动悬架和主动 悬架之间的半主动悬架因结构较简单，性能上接近 于主动悬架而得以迅速发展。 半主动悬架一般将悬架系统的阻尼参数作为控 制量，把车身的加速度作为目标量。控制系统将送 入的车身加速度电信号进行一定的处理，并与设定 的目标值相比较，得到阻尼参数的调节趋势，通过 执行机构予以改变。半主动悬架的阻尼参数可以是 有级可调的，也可以是无级调节的，最近研究开发 的悬架系统多为后者。 ! 半主动悬架控制系统 本研究涉及的半主动悬架系统是单输入单输出 的闭环控制系统，如图 " 所示。车身微弱的加速度 电信号经电荷放大器和运算放大器的连续放大，成 为采样 O 保持器的输入信号，然后由 ) O P 转换器将 ［"］ 连续的电信号离散化，进行软件的数字滤波 。采 用数字滤波器的目的是因为车身加速度振动频率集 中在很窄的低频 （一般为 # Q !R .K） ， 且在不同的频
系统内部的集成元器件也需要稳定的逻辑电源和参 考电源，所以 控 制 系 统 对 所 选 用 的 电 源 要 求 比 较 高。实际使用中采用了抗干扰能力强、稳定性好的 集成稳压电源 0!"1、0!$1 和 08$1 系列。 !"% 看门狗电路 半主动悬架控制系统中除了采用常见的抗干扰 措施外，还应注意避免系统程序的“跑飞” 。这种 情况下，除了在编程时设立必要程序“陷阱” ，放 置看门狗电路是更为有效的措施。 %&’ 的一个输出 4 输入脚定期地向芯片发送信号，一旦芯片在设定 的时间里未接受到 %&’ 的信号，则向 %&’ 发出复位 信号，使控制系统的程序从头开始。功能较强的看 门狗集成芯片不仅可以防止程序的“跑飞” ，也可 监测电源电路。当电源电压下降到芯片设置的阈值 时，芯片可以自动地向控制系统发出复位信号，让 程序重新开始。半主动悬架控制系统采用的看门狗 电路是 )39!$2，它与 %&’ 的接口电路见图 6。
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"
军队用户先使用
用后说好再付款
用后说不好请退货
费用我厂负担
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"
蓄电池用水有专用设备啦！
我厂是国内惟一从事研制生产蓄电池用水设备厂家， 曾有两项技术获国家专利和中国专利新技术新产品博览会 银奖，用户遍布 +- 个省市区，用我厂产品制取的蓄电池 用水与蓄电池使用了 %-- 多年的蒸馏水相比具有以下优特 点：水质电阻率可达 "## 万 ! ・ $%，而蒸馏水电阻率只有 & 万! ・ ・ $% ’ (" 万 ! $%，水质纯度提高了几十倍，是蓄电 池最佳用水；可防止蓄电池自放电、提高蓄电池的起动性 能和延长蓄电池的使用寿命；不用燃料，不用电，成本下 降到几十分之一；节约水，用水下降到 ( ) "#；制水简单， 用水方便：只要与自来水接通，高纯度蓄电池用水便会自 动流出来，可贮存备用，也可用多少流多少，什么时间用 什么时间让它流；使 用 寿 命（不 锈 钢 座 架）可 达 "# 年 以 上。我厂产品有十几种规格型号供不同用户选择，其中小 小型壁挂式具有挂在墙上使用不占地、价格低、体积小、 重量轻、美观大方等特点，特别适合个体使用。
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"
图;
半主动悬架的闭环控制系统
控制系统的主要构成部分如下。 !"!
［!］ 控制核心及其扩展系统
本研究是对低频的车身加速度信号在时域里进 行阶段性的统计处理， 故对控制核心 >S% 的要求不
修改稿收稿日期：!##" * #, * ",
作者简介：赵迎生（",T# * ） ，男，江苏沭阳人，讲师，在读硕士，致力于汽车电子电器方面的研究与应用。
投资热点— — —建电解液、补充液厂
投资小
成本低
利润高
市场前景：近几年我国汽车拥有量增长迅猛，但要达 到发达国家水平还需增长 ’- . $- 倍，因此我国被公认为世 界上最大的汽车潜在市场。作为消耗量本来就很大的电解 液、补充液市场的需求量，也将随着我国汽车拥有量的增 长而越来越大，市场前景永不枯竭。 生产简单 投资小 成本低 利润高：电解液、补充 液的生产工艺极其简单，只需厂房 ,- /, ，工人 , 名，投资 %$ --- 元，便可建年产电解液 % %-- 吨 或 补 充 液 0-- 吨 的 厂。电解液成本为 -( +$ 元 & 公斤 . -( $ 元 & 公斤，小包装销 售价为 %( , 元 & 公斤 . ’ 元 & 公斤，可获 + . 1 倍利润；补充 液成本为 -( -, 元 & 公斤 . -( -+ 元 & 公斤，小包装销售价 为 -( $ 元 & 公斤 . , 元 & 公斤，可获几十倍利润。
/01234#501067$4
调节悬架 系 统 阻 尼 参 数 的 时 候，控 制 系 统 可 利 用 !"# 的记忆功能控制步进电动机，将悬架的阻尼参 数调节到一个固定的数值，这时的阻尼参数应可以 同时兼顾汽车的行驶舒适性和操纵稳定性。如果半 主动悬架的控制系统完全失效，也应该设置手动调 节机构将阻尼参数调整到一个固定的数值，以保证 汽车在较长的行驶时间内有较好的行驶舒适性。 % 半主动悬架控制系统的应用前景 从以上的论述可以看出，半主动悬架性能上远 远优于被动悬架而接近于主动悬架，在较短的一段 时间内可以根据路面的激励输入，自行实现悬架阻 尼参 数 的 无 级 调 节，功 能 较 为 齐 备，结 构 简 洁 可 靠。在汽车保有量越来越多、人们对汽车性能的期 望值越来越高的时期可逐步取代被动悬架，因此具 有较大的现实意义。 本文中所述的半主动悬架控制系统是针对 % & ’ 汽车模型研制出来的。对于整车来说，整个控制系 统会相应地增加复杂程度，是否可满足设计要求需 要得到验证。
设计!研究
<"#*=’!!"#"$%&’
半主动悬架电子控制系统的研究
赵迎生 （江苏淮阴工学院交通工程系，江苏 淮阴 !"!#"$）
摘要：简要介绍半主动悬架及其电子控制系统的构成。这种半主动悬架系统可根据路面的激励输入，自动实现 悬架阻尼参数的无级调节，性能上远远优于被动悬架而接近主动悬架。 关键词：半主动悬架；电子化；控制系统 中图分类号：%&’$( $$ 文献标识码：) 文章编号："##$ * +’$,（!##!）增刊 * ##!& * #$ -.)/ 0123456723 （ .891:123 5;172<1=1; >?@@737 /= A1923B8，.891:123 !"!#"$，>6129） 67#,%$&,：57C149;<1D7 B8BE72B1?2 92F 1<B 7@7;<G?21; ;?2<G?@ B:B<7C 9G7 HG17=@: 12<G?F8;7FI J67 B7C149;<1D7 B8BE72B1?2 B:B<7C ;92 G79@1K7 12D9G19H@7 9FL8B<C72< ?= F9CE E9G9C7<7G 9;;?GF123 <? <67 7M;1<9<1?2 12E8< ?= <67 G?9F，<67 E7G=?GC92;7 1B =9G EG1?G <? E9BB1D7 B8BE72B1?2 92F 1B 9@C?B< 7N89@ <? 9;<1D7 ?27 I 8"5 91%:#：B7C149;<1D7 B8BE72B1?2；7@7;<G?21;；;?2<G?@ B:B<7C
图!
控制系统故障码及代表意义
参考文献：
［%］陈家禄， 秦永元 ( 信号分析与处理 ［ )］ 北京航空 ( 北京： 航天大学出版社， %**+( ［,］涂时亮， 张友德 ( 单片微机控制技术 ［ )］ 复旦大 ( 上海： 学出版社， %**$(
!"$
后备功能 半主动悬架控制系统可以增添后备功能，即在
控制系统虽 未 完 全失效，但却无法根据路面的输入
设计!研究
( 个单片机，故控制系统中应该具备 ( 套单片机扩 展系统，一套供实现软件数字滤波，另一套供处理 加速度信号并控制执行器— — —步进电动机相应地调 节汽车悬架阻尼。
图!
"#$% 及其 #!&’ ()*、+,&’ -.(/* 扩展系统
!"#
3 4 5 转换器 对于处理较低频的连续信号， 3 4 5 转换器的转
域所需选用的悬架阻尼参数也不同，控制系统必须 根据路面激励的频域分布分析判断这一期间所应采 取的悬架阻尼的大小，并控制执行机构作出相应调 整。采用数字滤波器还可有效地屏蔽外界干扰。数 字滤波后的电信号根据需要划分出 $ 个频段（图 " 中未表示出来） ，经 P O ) 转换器还原出 $ 个频段中 的时域信号。以上的信号处理过程是连续不断进行 的。经分频的 加 速 度 时 域 信 号 再 次 被 采 样 并 离 散 化，数据由单片机进行统计计算 $ 个频域上同一时 段的加速度均方值，其结果与设定的目标值比较， 综合出这一时段上悬架系统应采取的阻尼，并通过 执行器进行调整。上一阶段进行完毕后，控制系统 从图 " 中的虚线处进行下一阶段的阻尼调节控制。
万方数据 ・ ! & ・
《汽车电器》!##! 年增刊
06789:!(676;<=:
高，选用常见的 !"#$ 单片机即可满足应用。 %&’ 的 晶振频率为 $( )*+，外围扩展的程序存贮器选用 ,&./)(01$(，数据存贮器选用 2((12， %&’ 及其扩展 系统如图 ( 所示。由于半主动悬架的控制系统中需