基于單片機(jī)的快速貨車電子防滑器設(shè)計(jì)

　　速度測(cè)量的精度直接影響到控制結(jié)果， 因此防滑器對(duì)速度的測(cè)量有較高的要求。本文用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器生成脈沖信號(hào)， 模擬速度傳感器速度輸出，用電子防滑器測(cè)量其頻率， 以檢驗(yàn)電子防滑器的速度測(cè)量精度。表1

　　給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。其中，fosc為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器(DF1405)產(chǎn)生信號(hào)的頻率，vosc為車軸每轉(zhuǎn)發(fā)出200 個(gè)脈沖情況下對(duì)應(yīng)的速度，fDSP為防滑器測(cè)得頻率，vDSP為其對(duì)應(yīng)的速度值。結(jié)果表明無論在高速或低速情況下，電子防滑器的速度測(cè)量絕對(duì)誤差不超過0.05 km/h，相對(duì)誤差不超過0.05%，可滿足防滑器對(duì)速度測(cè)量精度的要求。

　　3.2 滑行檢測(cè)和控制

　　本文應(yīng)用模糊控制算法實(shí)現(xiàn)防滑控制。為提高DSP運(yùn)算效率、縮短系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，系統(tǒng)采用了離線查詢的方法實(shí)現(xiàn)模糊控制；通過MATLAB/Simulink仿真設(shè)計(jì)了二維模糊控制器；滑移率的基本論域?yàn)閇0，0.25]，減速度基本論域?yàn)閇-4，4]。實(shí)際控制過程中只要測(cè)得滑移率和減速度的量化值，通過查表的方法即可得到當(dāng)前控制量。電子防滑器的控制輸出量為充放氣時(shí)間(0～500 ms)，正值即為充氣，負(fù)值為放棄，0為保壓。

　　設(shè)定CPU定時(shí)器0周期中斷為5 ms(即單次充放氣時(shí)間為5 ms)，設(shè)定CPU定時(shí)器2中斷周期為100 ms[4](即滑行狀態(tài)檢測(cè)周期)。則實(shí)際控制中，模糊控制量OP在[-50，50]內(nèi)即實(shí)施保壓。

　　4 防滑模擬試驗(yàn)

　　為驗(yàn)證防滑器控制效果，本文在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了防滑模擬試驗(yàn)，如圖4所示。試驗(yàn)以LabVIEW軟件為平臺(tái)，模擬整車速度信號(hào)和打滑車軸速度信號(hào)，通過防滑器對(duì)容積室壓力的控制模擬，實(shí)現(xiàn)對(duì)制動(dòng)缸壓力的控制。在計(jì)算機(jī)上通過LabVIEW編程讀取MATLAB/Simulink仿真得到的兩路車軸信號(hào)，控制NI公司的6008型數(shù)據(jù)采集卡生成兩路與速度成比例的電壓信號(hào)。該電壓信號(hào)經(jīng)電壓頻率轉(zhuǎn)換電路，得到頻率與速度成比例的脈沖信號(hào)，速度脈沖信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)理模塊的光耦隔離接到DSP的CAP腳。其中電壓頻率轉(zhuǎn)換選用了AD654芯片來實(shí)現(xiàn)。AD654是一款低漂移、線性度高、低成本的電壓頻率轉(zhuǎn)換芯片，只需要很少的外圍元件即可實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換。

本試驗(yàn)控制對(duì)象為容積室，其壓力由充氣閥和排氣閥控制，容積室壓力通過壓力傳感器接到數(shù)據(jù)采集卡，在計(jì)算機(jī)上通過LabVIEW編程實(shí)時(shí)顯示容積室壓力。

試驗(yàn)?zāi)M車輛在制動(dòng)過程中出現(xiàn)車軸兩次打滑的情況，其結(jié)果如圖5所示。當(dāng)防滑器檢測(cè)到車軸滑行時(shí)，實(shí)時(shí)調(diào)整容積室壓力，可防止車軸繼續(xù)滑行，在無滑行后繼續(xù)恢復(fù)容積室壓力，以保證制動(dòng)力的順利實(shí)施。

防滑控制是快速貨車制動(dòng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，對(duì)保障制動(dòng)安全、提高制動(dòng)效率具有重要意義。本文設(shè)計(jì)的基于DSP的快速貨車電子防滑器能高精度測(cè)量車軸速度，并以模糊控制為算法，根據(jù)多滑移判據(jù)檢測(cè)車軸滑行狀態(tài)，及時(shí)調(diào)整制動(dòng)缸壓力，防止車軸繼續(xù)打滑，從而保障制動(dòng)安全，縮短制動(dòng)距離，提高了制動(dòng)效率。經(jīng)模擬試驗(yàn)表明，本防滑器具有響應(yīng)快、實(shí)時(shí)性好、準(zhǔn)確性高等特點(diǎn)。