TMS320F2812型DSP在車輛四輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
四輪轉(zhuǎn)向(Four-Wheel Steering，簡稱4WS) 系統(tǒng)是指車輛在轉(zhuǎn)向過程中，前后兩組四個車輪都能夠根據(jù)需要起轉(zhuǎn)向作用，能有效改善車輛的機動靈活性和操縱穩(wěn)定性，正在得到不斷發(fā)展和應(yīng)用。4WS汽車在低速轉(zhuǎn)彎時，前后車輪逆相位轉(zhuǎn)向，可以減小車輛的轉(zhuǎn)彎半徑;在高速轉(zhuǎn)彎時，前后輪主要作同相位轉(zhuǎn)向，能夠減少車輛質(zhì)心側(cè)偏角β，降低車輛橫擺率的穩(wěn)態(tài)超調(diào)量等，進一步提高車輛操縱穩(wěn)定性。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/197880.htm
本文搭建的四輪轉(zhuǎn)向平臺是由一個帶有渦輪蝸桿減速機構(gòu)的直流伺服電機,電磁離合器和普通的前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)組成。其中電機電源為DC12V,減速比設(shè)定10: 1(可調(diào)),電磁離合器電源:DC48V，實驗平臺如圖2所示。控制策略采用前饋和反饋相結(jié)合的直接橫擺率閉環(huán)控制，其中由絕對式角位移傳感器采集前輪轉(zhuǎn)角信號;后輪轉(zhuǎn)角由精度較高的增量式光電編碼器得到;車速由五輪儀獲得;后輪轉(zhuǎn)向由直流伺服電機經(jīng)過電磁離合器連接機械轉(zhuǎn)向機構(gòu)實現(xiàn);ECU硬件電子系統(tǒng)核心由TMS320F2812構(gòu)成，結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示:
圖2 實驗平臺
圖3 結(jié)構(gòu)框圖
4 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計與仿真
根據(jù)上文設(shè)計的控制策略，ECU單元要采集前輪轉(zhuǎn)角信號、后輪轉(zhuǎn)角信號、輪速信號并經(jīng)過CPU運算輸出電機的驅(qū)動電壓，實現(xiàn)后輪自動轉(zhuǎn)向。本文用C語言編制程序來實現(xiàn)設(shè)計的控制算法，并在仿真器連接的情況下，在CCS(Code Compose Studio)環(huán)境下完成硬件在環(huán)仿真調(diào)試。CCS2000是TI公司針對TMS320C2000系列DSP提供了一套基于Windows的DSP集成開發(fā)環(huán)境，也是目前最優(yōu)秀的DSP開發(fā)軟件。在CCS環(huán)境下，可進行程序開發(fā)、調(diào)試、編譯、鏈接，支持匯編及C/C++進行軟件開發(fā)，強大的調(diào)試工具如斷點、探針、剖析及圖形顯示等，并最終可以進行輸出目標(biāo)文件的燒錄。
4.1 前輪轉(zhuǎn)角信號采集
前輪轉(zhuǎn)角由絕對式角位移傳感器得到，輸出電壓與前輪轉(zhuǎn)角成線性正比例關(guān)系，范圍0~12V。本文采用CS4U9806板的ADCHA0引腳采集，采樣外圍電路DSP芯片內(nèi)部集成。此板單通道采樣時間200nS，輸入信號范圍可通過跳線選擇-5～+5V,0～10V,0～20V，默認(rèn)－5～＋5V。由于前輪轉(zhuǎn)角范圍有限，故跳線選擇0～10V，采樣頻率設(shè)為96HZ。部分程序設(shè)計過程如下:
AdcRegs.ADCMAXCONV.all=0x0002;
// 設(shè)置最大轉(zhuǎn)換通道寄存器為2; AdcRegs.ADCCHSELSEQ1.bit.CONV00 = 0x0;
// 設(shè)置ADCHAO通道連續(xù)采樣3次;
AdcRegs.ADCCHSELSEQ1.bit.CONV01 = 0x0;
AdcRegs.ADCCHSELSEQ1.bit.CONV02 = 0x0;
EvaRegs.T2CMPR=0x0080;
// 設(shè)置定時器2的比較寄存器;
EvaRegs.T2PR=0xFFFF;
// 設(shè)置定時器2的周期寄存器;
EvaRegs.GPTCONA.bit.T2TOADC=3;
// 使能比較中斷來啟動采樣模塊;
EvaRegs.T2CON.all=0x1442;
// 使能比較單元，采樣頻率為96HZ;
interrupt void adc_isr(void)
// 采樣中斷服務(wù)子程序;
{ voltf0 = AdcRegs.ADCRESULT0/16;
// 對三次連續(xù)采樣求均值，提高精度;
voltf1=AdcRegs.ADCRESULT1/16;
voltf2=AdcRegs.ADCRESULT2/16;
averagef=(voltf0+voltf1+voltf2)/3.0;
deltaf=(averagef-2970.0)*3.2133/(4096-2970.0); } //計算前輪轉(zhuǎn)角，取弧度;
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