基于FPGA的电涡流缓速器控制系统的设计

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良好的制动性能是汽车重要指标之一,它能有效降低驾驶员的劳动强度,提高行驶安全性,提高运输效率促进经济发展。为了减少汽车主制动器的负荷、提高汽车制动效能和稳定性,载重或大客车都必须安装缓速器,以承担大部分的制动负荷。随着电涡流缓速器应用的日益普及,国内生产商纷纷开展研发自主知识产权的电涡流缓速器。本文结合FPGA嵌入式技术,对电涡流缓速器控制系统的设计展开研究。本文首先对车辆制动力学进行了分析,阐述了电涡流缓速器辅助制动的必要性,介绍了汽车辅助制动的分类和电涡流缓速器的结构、工作原理、使用效果等等。然后从FPGA的角度,论述了电涡流缓速器控制系统的实现方法。电涡流缓速器控制系统是一个闭环控制系统,其中速度是环节中的一个关键的反馈变量,其精确度对系统性能影响很大。本文分析了常规测速方法存在的问题,提出了数字锁相环测速的方法,并实现对速度实时、精确的测量,直接用于BP神经网络PID对速度的控制。由于被控对象除了和励磁电流有关外,还和车的总质量、斜坡的倾斜度等等有关,故被控对象和励磁电流并不存在简单的线性的关系,难以建立精确度数学模型,因此,本文提出BP神经网络PID的控制方法,仿真结果表明,该方法能有效地适应缓速器的特性,实现各种控制策略。本课题设计了基于NiosⅡ处理器嵌入式技术的软件和硬件,详细地论述了控制器硬件的体系结构和各个功能部分的设计。然后对某些功能模块进行硬件加速,结果表明,此方法提高了系统响应的实时性,体现了FPGA在嵌入式系统开发上的优越性。
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