基于单片机的快速货车电子防滑器设计

　　速度测量的精度直接影响到控制结果， 因此防滑器对速度的测量有较高的要求。本文用函数信号发生器生成脉冲信号， 模拟速度传感器速度输出，用电子防滑器测量其频率， 以检验电子防滑器的速度测量精度。表1

　　给出了实验结果。其中，fosc为函数信号发生器(DF1405)产生信号的频率，vosc为车轴每转发出200 个脉冲情况下对应的速度，fDSP为防滑器测得频率，vDSP为其对应的速度值。结果表明无论在高速或低速情况下，电子防滑器的速度测量绝对误差不超过0.05 km/h，相对误差不超过0.05%，可满足防滑器对速度测量精度的要求。

　　3.2 滑行检测和控制

　　本文应用模糊控制算法实现防滑控制。为提高DSP运算效率、缩短系统响应时间，系统采用了离线查询的方法实现模糊控制；通过MATLAB/Simulink仿真设计了二维模糊控制器；滑移率的基本论域为[0，0.25]，减速度基本论域为[-4，4]。实际控制过程中只要测得滑移率和减速度的量化值，通过查表的方法即可得到当前控制量。电子防滑器的控制输出量为充放气时间(0～500 ms)，正值即为充气，负值为放弃，0为保压。

　　设定CPU定时器0周期中断为5 ms(即单次充放气时间为5 ms)，设定CPU定时器2中断周期为100 ms[4](即滑行状态检测周期)。则实际控制中，模糊控制量OP在[-50，50]内即实施保压。

　　4 防滑模拟试验

　　为验证防滑器控制效果，本文在实验室进行了防滑模拟试验，如图4所示。试验以LabVIEW软件为平台，模拟整车速度信号和打滑车轴速度信号，通过防滑器对容积室压力的控制模拟，实现对制动缸压力的控制。在计算机上通过LabVIEW编程读取MATLAB/Simulink仿真得到的两路车轴信号，控制NI公司的6008型数据采集卡生成两路与速度成比例的电压信号。该电压信号经电压频率转换电路，得到频率与速度成比例的脉冲信号，速度脉冲信号经信号调理模块的光耦隔离接到DSP的CAP脚。其中电压频率转换选用了AD654芯片来实现。AD654是一款低漂移、线性度高、低成本的电压频率转换芯片，只需要很少的外围元件即可实现电压转换。

本试验控制对象为容积室，其压力由充气阀和排气阀控制，容积室压力通过压力传感器接到数据采集卡，在计算机上通过LabVIEW编程实时显示容积室压力。

试验模拟车辆在制动过程中出现车轴两次打滑的情况，其结果如图5所示。当防滑器检测到车轴滑行时，实时调整容积室压力，可防止车轴继续滑行，在无滑行后继续恢复容积室压力，以保证制动力的顺利实施。

防滑控制是快速货车制动的关键技术之一，对保障制动安全、提高制动效率具有重要意义。本文设计的基于DSP的快速货车电子防滑器能高精度测量车轴速度，并以模糊控制为算法，根据多滑移判据检测车轴滑行状态，及时调整制动缸压力，防止车轴继续打滑，从而保障制动安全，缩短制动距离，提高了制动效率。经模拟试验表明，本防滑器具有响应快、实时性好、准确性高等特点。