汽车ABS轮速算法的研究

ABS是一种自动控制的电子装置,需要准确测量出车轮速度,通过轮速估取参考车速,因而轮速的测量与处理和参考车速的估取是防抱制动控制的基础,决定控制质量的好坏,通过几种算法的探讨,得出一种达到实用精度要求的算法。

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汽车 A S轮速算法的研究 B董振贵

(州人才中心，东化州 5 5 0 )化广 2 10摘要： B是一种自 AS动控制的电子装置，需要准确测量出车轮速度，通过轮速估取参考车速，因而轮速的测量与处理和参考车速的估取是防抱制动控制的基础，决定控制质量的好坏，通过几种算法的探讨，出一种达到实用精度要求的算法。得 关键词：防抱死系统；轮速测量；单片机；中断引言：当今国内、外流行的汽车防抱死制动系统(B ) A S的控制方法有逻辑门限值控制、I控制、 PD滑模变结构控制、最优控制、模糊控制和神经网络控制等，目前国内开发 A S B用的控制方法主要是采用逻辑门限法，以车轮加速度和滑移率作为控制的门限。其中取得轮速是关键，轮速信号的测量原理如下图 1。

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臣亘]匹堕二图 1轮速信号处理原理框图

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当汽车行驶时，安装在轮毂 E的齿圈随着车轮一起旋转，和传感器产生相对运动，传感器产生一系列频率和轮速成正比的正弦信号如图 2。岛退盎遵时

的方案，下面以飞恩卡尔的 M 9 1D 4 C S2 6作为主控制器实现轮速测量，这款单片机具有优越的性能，内部总线频率可以跑到 2 M z 4 H,有八路 l位的A O, D转换器，还有—个八路实时输人捕捉中断端口，它能精确记录事件发生的时刻，不需要软件干预，硬件自动记录，口的低四位带两个寄存器，捕捉通过配置相关的寄存器，可以在不发生中断的的情况下连续记录两次事件。 下面以定时 N周期法为基础，利用输入捕捉端口的特点，测量速度信号两，脉冲之间的时间间隙来计算轮速，个同时对汽车 4车轮轮速进行处个理，汽车速度大多数在 5m到 2 0 m之问，所以信号最高频率大概在 k 0k 2 Hz只要信号中断处理程序尽量短，P K, C U就有足够的时间来处理 4路或更多路的信号中断，定时周期时间一到，立刻读取脉冲信号时间和个数，在定时时刻到达之前 C U可以腾出时间做其他事情， P不会占用过多的 C U P资源，实践经验表明这种方法能够准确出汽车轮速。测 3硬件电路厉姻圾软件i殳计 A S轮速信弓测量及处理电路框图如图3所示。 B 信号处理电路的关键是要把最小 0 V的交流信

号放大整形为电 . 2 IⅥ 平的方波信号，这样捕捉口就能精确测出两个齿之间的时间，完全能满足j一 具体软件计算流程如图 4示。所 采用 c dw rir E编 o e ar I oD译器，此编译器支持 C和汇编语言，软件可以用这两种语言来写，汇编的代码非常紧凑高效， c的代码结构清晰，在进图 3硬件原理框图行计算时对数据进行归~化来处理，避免浮点数运算， C U会更加高效，经过实际 P试车采样得出的结果来看，达到比较理想的控制效果。 4精度分析单片机的速度和中断响应完全能满足汽车跑到最高速度时的频率，所以在高速时的速度计算非常准确，有~定的误差主要是齿圈的加工精度引起，在低速的计算取决于图 4软件流程图定时的周期时间，取得合适的 N时问计算可以算准到 5 i左右的轮速。 k n 结束语 A S微处理系统在测量轮速过程中， B要兼顾高、低速的情况，速度过低 AS B不起作用，不需要太准确，过高的频率脉冲当作干扰把它虑掉，运用捕捉口优异的性能使硬件和软件的谢 }常简单，合理设计中断程序，采集和计算到的轮速满足 AB S系统测量精度和控制的实时性要求，经过大量的实验结果表明，这种算法完全满足 A S B控制的需要。参考文献

此信号经过高频滤波，放大整形为数字脉冲信号，然后输入到单片机进行精确的测量计算从而得出车辆的轮速。 1常用的轮速测量方法 1频率测量法。主要通过测量给定时间里的轮速脉冲信号的 . 1个数来计算轮速。 tr2 ' )NA) r= ' 'x/t, (n Z ( t f式中 1 7车轮半径 z齿圈齿数 N频率信号输出脉冲个数△测量时间间隔 t对于确定的车型，车轮半径和齿圈齿数(常用的是 10 8齿 ) 0和 O是常数， 2:为常数，所以， r mz轮速的计算误差主要是由 NA产生的，/t因此频率误差主要来自脉冲个数的±计数误差。在—般的微处理系统中， 1这种方法在测量高频率轮速脉冲信号时，测量精度很高， A S符合 B控制系统的要求，但是在测量低频的脉冲信号时，误差较大。 1 2周期测量方法。用时标填充的方法测量车轮齿圈转过 1个齿所需要的时间即轮速脉冲周期，然后计算轮速。 t (￣ ZxI m= r )( n 2d,1r 1 1D, l, 1 1 - T

实

时性的要求。

式中 1时标信号周期。 1 D N时标信号脉冲个数 1 T被测周期 在—般的微处理系统中，这种测量方法的误差也主要是时标信号脉冲计数的±计数误差， 1在测量低速脉冲时，这种测量方法的精度能满足控制要求，但在测高速脉冲时产生很大的误差。

1 3定时 N周期法。把周期法和频率法结合起来，在固定的周期内计算脉冲数，使被测周期得到倍乘。f ml I= 1 2 O=,' 小f1 1

式中测脉冲信号频率 m1 _周期倍乘数 N -个周期计时累计时标脉冲个数 2m1丁 0脉冲周期通过准确选取周期时间，无论在低速和高速都能算出达到控制精度要求的轮速。 2输^捕捉端口综合国内外主流 A S B产品来看，前用到防抱死系统的微处理器主要目有两大类，—是英飞凌的 1位机系列， 6二是飞思卡尔的 1 6位机系列，这两大厂商都有推出自己的 A S B方案，其中英飞凌是这个行业佼佼者，它在周边驱动模块方面的器件性能也相当优越；飞思卡尔在液压 A S B上也有成熟

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