实车碰撞车速控制系统控制器的设计与实现

实车碰撞车速控制系统控制器的设计与实现实车碰撞车速控制系统控制器的设计与实现撞击速度控制一直是汽车碰撞试验中最为关键的部分。汽车被动安全性法规中的多项决定性的指标如人体头部伤害指数(HIC)、胸部合成加速度、大腿力等都是同车辆撞击速度有密切关系的,所以必须严格保证撞击速度在允许的偏差范围内[1～4]。在国内首创的橡皮绳弹射实车碰撞速度控制系统中,控制器的设计对整个控制系统的性能起着决定性的作用。在汽车行业中广泛应用的MOTOROLA单片机系统具有卓越的稳定性和丰富实用的功能,该系统配以其它辅助电路,可成功地构建出系统的控制器。经实验验证,设计的控制器能够完成速度的采集和控制算法的实现。1车速控制的总体方案为了解决橡皮绳的时变特性和驱动装置的非线性特性,提高整个系统抵抗滚动阻力干扰的能力,根据橡皮绳弹射碰撞试验系统实际情况,结合清华大学汽车碰撞试验室的实际,速度控制的总体方案如图1所示。[pic]  通过控制橡皮绳拉伸的长度进行“开环”控制,粗略地把速度控制到一定的范围内。通过安装在加速滑车上的传感器、控制器和执行器等构成速度“闭环”控制系统,力图精确、稳定地控制碰撞时的车速。对于质量为1.5吨的小轿车,在距离加速末端拉伸5m处释放加速,可得到15km/h的车速。由动能定理和等效原理可以计算出在拉伸5m以上情况下,在距离加速末端拉伸5m处与加速末端的速度差:[pic]其中,v1、v22、v21分别为拉伸5m得到的车速、拉伸5m以上时加速末端的速度和在距离加速末端拉伸5m处的速度。若在实车碰撞中v22+v21=100km/h代入数据可得:v22-v21=2.25km/h由理论分析和计算结果可以看出:在加速末端速度变化量相对很小,有利于控制调整,但是留给控制系统的时间也很少。闭环系统控制策略为对整个过程的初始阶段不加控制,到加速