基于adsl驾驶模拟器的横摆角速度硬件在环仿真系统

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1、硕士学位论文摘要本文建立了一套横摆角速度硬件在环仿真系统的架构雏形。论文首先介绍了硬件在环仿真系统的基本架构、特点及其在汽车电子控制领域中的应用。在分析了横摆角速度在汽车操纵稳定性控制中的重要性后，本文提出了构建横摆角速度硬件在环仿真系统的作用及方法，并在系统级层面设计了该仿真系统的架构。论文采用结构化方法设计了横摆角速度硬件在环仿真系统。该系统包含了汽车动力学模型及接口模块、控制器和执行器模块、监测和通讯模块等三大部分。而控制器和执行器模块又包含了三个子系统：模拟信号适调子系统、采样控制子系统、执行器和传感器子系统。本文以ADSL开发

2、型驾驶模拟器为基础，配置或设计实现了上述功能模块。论文从分析横摆角速度的时域和频域特性入手，确定了信号流的输入输出属性，完成了驾驶模拟器输出软硬件配置和信号适调电路的设计。本文以AT89C52单片机为核心，配置了硬件在环仿真的硬件系统，包括采样电路、步进电机（执行器）控制与驱动电路、陀螺仪（传感器）应用电路、RS-232串口通讯电路等；通过中断服务和操作系统两种方法设计了硬件在环仿真系统的控制程序，并以此为基础设计了采样程序、步进电机控制程序以及通讯程序。设计完成后的系统可以使驾驶模拟器以一定范围（0~+5V）内的电压形式，输出一定范围

3、内的横摆角速度信号（-1.2rad/s~1.2rad/s），系统以1KHz的频率对该电压信号进行采样，并根据采样值开环调节步进电机的转速和旋转方向。本系统使用的陀螺仪能够测量步进电机的转速和旋转方向，并将测量值反馈到系统控制器。系统还利用串口通讯提供了数据在线监测和后处理功能。在完成该硬件在环仿真系统的整体构建后，本文对它进行了稳态和动态测试。实验证明，系统能够完成上述功能，且具有良好的线性度和迅速的动态响应速度。该系统可以用于汽车操纵稳定性电子控制器的测试以及陀螺仪横摆角速度传感器特性的研究，是驾驶模拟器的扩展和应用。关键词：硬件在环

4、仿真；横摆角速度；驾驶模拟器I基于ADSL驾驶模拟器的横摆角速度硬件在环仿真系统AbstractThisdissertationdesignsapreliminaryarchitectureofhardware-in-loopsimulation(HILS)appliedtoyawvelocity.Itintroducesthebasicarchitecture,featuresandapplicationinautomotiveelectroniccontrolofhardware-in-loopsystem.Afterwards,d

5、escribingtheimportanceofyawvelocityinstablenesscontrol,itshowsthesignificancetoconstructyawvelocityandconstructitonsys-temlevel.Thisdissertationdesignsthissysteminastructuralway,whichdividedtheoverwholesystemintoautomotivedynamicsandsimulatorinterfacemodule,controlandact

6、uatormodule,monitorandcommunicationmodule.Thecontrolandactuatormoduleconsiststhreesubsystems:signaladaptsubsystem,samplingandcontrollingsubsystem,actuatorandsensorsubsystem.ThispassageconfiguresanddesignstheabovementionedfunctionalmodulebasedonADSLdrivingsimulator.Thesys

7、temdesignstartsfromtheresearchofthetimeandfrequencyattributesofyawvelocity,whichprovidesareferenceforconfigurationofsimulatoranddesignofsignaladapter.ThispassagetakesAT89C52micro-controllerunit(MCU)asthecenterofthesystemandconfigureitsperipheralswhichincludessamplingcirc

8、uit,stepmotor(actuator)driver,gyro(sensor)applicationcircuit,RS232Ccommunicatingcircuit.Thesystemcontro