汽车智能伸缩踏板控制器的研制

硕硕硕硕士士士士学学学学位位位位论论论论文文文文MASTERDISSERTATION汽车智能伸缩踏板控制器的研制TheDevelopmentofAutomotiveSmartStepController作者陈泽熹导师蒋庆教授学科测试计量技术及仪器中国计量学院二〇一四年三月TheDevelopmentofAutomotiveSmartStepControllerByZexiChenADissertationSubmittedtoChinaJiliangUniversityInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofEngineeringChinaJiliangUniversityMarch,2014中图分类号TM571.2学校代码10356UDC621.3密级公开硕硕硕硕士士士士学学学学位位位位论论论论文文文文MASTERDISSERTATION汽车智能伸缩踏板控制器的研制TheDevelopmentofAutomotiveSmartStepController作者陈泽熹导师蒋庆教授申请学位工学硕士培养单位中国计量学院学科专业测试计量技术及仪器研究方向热工计量检测与控制技术二〇一四年三月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国计量学院中国计量学院中国计量学院中国计量学院或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解中国计量学院中国计量学院中国计量学院中国计量学院有关保留、使用学位论文的规定。特授权中国计量学院中国计量学院中国计量学院中国计量学院可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日致谢在此论文完成之际，首先我向我的导师蒋庆老师和蔡晋辉老师、曾久孙老师、姚燕老师致以最真挚的谢意，感谢几位老师在我研究生的学习期间给予我的细心指导和无微不至的关怀。从课程学习到项目开发，从毕业论文选题到研究思路的开拓，从理论推导到实验验证，蒋老师和蔡老师曾多次耐心地指导我、启发我、鼓励我。正是因为他们，让我在科学研究和学习的道路上有了长足的进步，同时，他们渊博的学识、严谨的治学态度和积极乐观的生活态度为我在学习、工作以及生活上都树立了良好的榜样，时刻激励我不断前进。同时也真诚的感谢和我一起奋斗的师兄弟们，余海庆师兄、演鑫师兄、刘杨师姐、潘锦峰师兄、潘颂哲、周乔君、彭军皓、郭晓铃、戴华通等，在和你们共同学习的日子里让我学到了许多的知识，给予了我许多启发和快乐。同时，我的研究生生活因为有了你们这些朋友而丰富多彩。特别地，我要借此机会感谢我的父母，是你们支持我追求自己的梦想考取研究生，是你们在经济上支持我走过研究生生涯，也是你们在我畏惧、退缩时给我鼓励和引导。你们不仅赋予了我生命，而且赋予了我独立思考的能力以及面对困难迎难而上的勇气。在此祝你们身体健康，幸福快乐。最后感谢各位专家评委悉心审阅并提出宝贵意见。陈泽熹2014年3月I汽车智能伸缩踏板控制器的研制摘要：本文针对目前汽车市场高底盘越野车个性化功能的需求，设计开发了一套汽车智能伸缩踏板控制器。该控制器用于控制安装于车门下方踏板的自动伸缩，方便乘客上下车。该控制器以批量生产为最终目标，因此在实现控制功能的前提下，需要着重考虑降低制造成本、保证产品的稳定性、优化用户体验等方面的要求。为了实现良好的用户体验，控制器设计了装饰灯控制，车内遥控按键等实用功能。设计的控制器硬件电路主要由信号输入单元、控制单元、执行单元和电源模块等构成，采用带CAN总线接收器的PIC18F系列单片机，为产品升级以及兼容更多车型提供支持。控制器主要解决了车门开关信号的检测以及踏板运动状态的检测两个问题。车门开关信号的检测主要由硬件电路的转换处理实现，踏板运动状态的检测在对踏板驱动电机的电流检测基础上主要通过软件算法实现。根据踏板动作过程中受到阻力变化引起的驱动电机电流变化，实现了踏板到位自动停止以及遇障碍物自动停止的功能。通过指数加权滑动平均算法(EWMA)对电机电流进行预测，在尽短时间内检测电流的变化趋势，避免电机长时间堵转情况的出现以及避免踏板撞击人体造成伤害或其他损失，提高了控制器安全性能。为了验证控制器工作的稳定性、可靠性是否满足汽车电子的要求，在具体实施过程中，根据汽车电子的标准进行一些必要的实验验证工作，例如进行了环境温度试验，电源电压波动试验等型式试验，验证其在恶劣的工作环境下的性能。结果表明其符合作为汽车电子产品的要求。关键词：汽车；智能伸缩踏板；指数加权滑动平均控制算法；分类号：中图分类号TM571.2；UDC621.3IITheDevelopmentofAutomotiveSmartStepControllerAbstract：AutomotiveSmartStepControllerwasdesignedforthepersonalizationfeaturesofthehighchassisSUVinthecarmarket.Thecontrollerwasusedtoachievetheautomovementofthestepwhichwasinstalledunderthecar’sdoor,fortheconvenienceofpassengersclimbingonandoff.Thecontrollerwasdesignedasamassproduction,sothatthestability,userexperienceandfabricationcostwerekeyconsiderations.Decorativelamp,remoteswitchweresettoimprovetheuserexperience.Controller’shardwarewasconsistedofsignalinputunit,controlunit,executionunitandpowerunit.PIC18FserieswithCANcontrollerwasused,supportingforthecompatibilitywithmanycarsandproductupgrade.Themainproblemswerethecar’sdoorsignaldetectingandstepmotiondetecting,andbothsolvedwithhardwareandsoftware.TheforeproblemwassolvedwithhardwarewhilethebackonewassolvedbymeasuringthecurrentofDC-motorwhichwasusedfordrivingthesteps.ForthecurrentofDC-motorchangeswiththeresistanceonthestep,EWMAalgorithmwasusedtopredictthecurrentsothatthestateofreachingtherightplaceandthestateofmeetingobstaclesofthestepweredetectedintheshortesttime,avoidingtheDC-motor’slongtimelocked-rotorandthepossiblyinjuretobodies.Thecontroller’ssafetyperformancewasimproved.ThenthestabilitywasconsideredwithISO/TS16949.Necessaryexperimentswascarriedout,suchastemperatureexperiment,voltageexperiment,etc.Workingperformancewasguaranteedwithpoorenvironment.Keywords:automotive;currentsampling;EWMAcontrolalgorithmClassification:CLCTM571.2;UDC621.3III目次摘要.............................................................................................................................I目次...................................................................................................................III图清单.........................................................................................................................V表清单.....................................................................................................................VII1绪论.........................................................................................................................11.1引言................................................................................................................................11.2课题研究的目标和意义............................................................................................21.3国内外研究现状..........................................................................................................31.4课题研究的主要内容.................................................................................................41.5本章小结.......................................................................................................................42汽车智能伸缩踏板技术综述.................................................................................52.1汽车智能伸缩踏板工作原理...........................................................