汽车空气悬架计算机控制系统设计(最终修改版)

空气悬架课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解空气悬架的基本概念、工作原理及其在汽车工程中的应用。

通过学习，学生应掌握空气悬架的关键技术，并能分析其在提高汽车行驶性能和舒适性方面的优势。

此外，学生将能够运用空气悬架的相关知识，解决实际工程问题。

在情感态度价值观方面，学生应培养对汽车工程技术的兴趣，增强创新意识和实践能力。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括空气悬架的基本概念、工作原理、关键技术和应用。

首先，介绍空气悬架的定义、发展历程和分类。

其次，讲解空气悬架的工作原理，包括气压调节、弹性元件和导向机构等。

然后，分析空气悬架的关键技术，如气压控制、悬挂调节和稳定性控制等。

最后，探讨空气悬架在提高汽车行驶性能和舒适性方面的优势和应用案例。

三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法。

包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。

在讲授基本概念和原理时，采用讲授法，清晰地传达知识点。

在分析空气悬架的关键技术和应用时，采用讨论法，引导学生主动思考和探讨。

通过案例分析法，使学生更好地理解空气悬架在实际工程中的应用。

此外，安排实验环节，让学生亲身体验空气悬架的工作原理和性能。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，本课程将选择和准备多种教学资源。

教材方面，选用《汽车工程》一书，系统地介绍空气悬架的相关知识。

参考书方面，推荐《汽车悬挂系统设计与应用》等书籍，为学生提供更深入的理论学习资料。

多媒体资料方面，制作PPT课件，生动展示空气悬架的工作原理和应用案例。

实验设备方面，准备空气悬架模型和相关测试仪器，为学生提供实践操作的机会。

五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业和考试三个部分，以全面客观地评价学生的学习成果。

平时表现主要考察学生的出勤、课堂参与度和团队合作等方面，占总评的20%。

作业分为课后练习和项目报告，占总评的30%。

考试为闭卷笔试，内容涵盖课程所有知识点，占总评的50%。

优秀完整毕业设计资料，欢迎下载借鉴！！！摘要本论文根据有关汽车模型简化的理论，在现有的四分之一模拟悬架机械装置的基础上，用空气弹簧代替普通螺旋弹簧设计空气悬架试验台系统。

本试验台实现的是悬架的刚度可调。

设计一个副气室，通过一个步进电机控制主、副气室间通路的大小来实现空气弹簧刚度的调节。

本试验台由空气压缩机、滤清器、安全阀、空气弹簧、减振器和其它的相关部件组成机械振动系统，由传感器、ECU和执行元件组成测控系统，利用传感器采集信号，通过计算机处理，控制高度阀和步进电机，从而使簧上质量的高度和振动频率都在一定的范围之内。

本论文首先进行了弹簧的选用并计算以及减振器、传感器、气动元件和步进电机的选用，然后是设计台架总体结构，布置信号采集装置以及校核重要零件，最后是画出总成的装配图、重要零件的零件图。

关键词：汽车振动；空气弹簧；可控空气悬架；悬架试验台AbstractThe thesis according to the theory which simplifies about the model of vehicle, on the base of a quarter car simulation suspension mechanism rig, the ordinary helical spring is replaced by an air spring, and the air suspension testing rig have been designed.The test rig put the suspension rigidity adjustment into practice. Designs an accessory airspace, controls the pipeline size between the main and the accessory airspace with the stepper motor and realizes the air spring variable stiffness. The mechanical vibrating system of the test rig is composed of the air compressor、the filter、the safety valve、the air spring、the shock absorber and other related parts, the measure and control system is composed of the sensor、ECU and the performance element. Using the sensor gathers signal, then the ECU analyses and controls the height valve and the stepper motor to make the height and the vibration frequency of the objects on the air spring in certain scope. The thesis has first carried on spring selection and calculates as well as the shock absorber, the sensor, the air operated part and the stepper motor selection, then designs the test rig structure, arranges signal gathering equipment and examine the important components, finally draws the assembly drawing and the detail drawings of the important parts.Key Words:Automobile vibration, Air spring, Controllable air suspension, The suspension test rig目录前言 (4)第一章绪论 (5)第二章汽车振动的简化及分析 (10)第三章空气悬架系统元件概述 (14)第四章信号采集、控制元件的选择 (21)第五章机械元件的设计、校核 (25)前言悬架是现代汽车上的重要总成之一，它把车架(或车身)与车轴(或车轮)弹性地连接起来，主要功能是传递作用在车轮和车架(或车身)之间的一切力和力矩，并且缓和由不平路面传给车架(或车身)的冲击载荷，削弱由此引起的承载系统的振动，以保证汽车平顺的行驶。

越野车空气悬架控制系统设计说明图3.1空气悬架电子控制系统空气悬架电子控制系统如图3.1所示，系统由空气弹簧、蓄能器、空气压缩机、充放气分配阀、控制器、车高传感器等构成。

能够实现车高的不同档位的调节，越野路况下，可以将车高升至最高，从而提高车辆的越野通过能力，在良好路况下，可以将车高降至最低，从而利于高速行驶的安全性。

目前空气悬架系统只考虑了车姿的升降功能，还未有行驶中防侧翻的功能。

控制器设计时考虑到了功能拓展，在传感器采样通道兼容电压与电流采样功能，在频率量采样通道兼容频率量与开关量采样功能。

3.1控制系统的设计采用MC9S12XEP100单片机，负责采集传感信号，实现CAN总线通讯，输出信号控制输出电路。

由频率量采样电路、模拟量采样电路、驱动电路、CAN总线通讯电路组成，通讯速率250kps。

图3.2硬件系统原理频率量采样电路实现对转速、空气流量传感器等具有脉冲输出的功能信号的采集，同时也能实现对开关信号的采集。

模拟量采样电路可以实现对开关信号的采集，也能实现对方向盘转角、车高角位移、气压、气温等传感器信号的采集。

驱动电路实现对气泵电机继电器的通断控制、悬架充放气阀件的控制。

CAN总线接口电路实现与整车总线的连接，采集车姿指令信息、当前车速信息、行驶操纵信息等信号；实现数据的上传；实现软件升级下载。

1.供电电路设计图3.3供电电路设计设定车载供电为24V，电压波动范围是16V至32V。

如果车载供电电压为12V，则将LM2937－12的输入与输出短接即可。

在此电路设计中增加输入电压钳位保护，利用SMCJ36A将输入电压保护在36V以下，实现对LM2575的保护；利用SMAJ6.0A将单片机工作电压保护在6V以下，防止在调试时操作不当，由于电压过高损坏单片机。

车载传感器可由VCC或+12VDC供电。

2.CAN总线电路设计图3.4CAN总线电路设计相对而言，PCA82C251相对其它芯片TJA1050、TJA1040、具有更广范围的供电电压，因此选用82C51。

空气悬挂控制算法1.引言1.1 概述空气悬挂技术是指通过在车辆悬挂系统中引入空气弹簧和电磁阀等装置，以实现对车辆悬挂高度的精确控制。

相比传统的机械悬挂系统，空气悬挂技术能够利用气压调节车身高度，进而提供更加舒适的乘坐体验和更好的悬挂性能。

为了实现对空气悬挂系统的精确控制，需要使用特定的算法进行辅助。

空气悬挂控制算法是指通过对悬挂系统中的空气泵、阀门和传感器等元件进行控制，以实现对悬挂高度、硬度和稳定性等参数的实时调节和控制。

在空气悬挂控制算法中，需要考虑的因素包括车辆的负载情况、行驶速度、路况等。

算法会通过悬挂系统中的传感器获取这些数据，并根据预设的控制策略进行实时调整。

例如，在行驶过程中，当车辆遇到不平的路面时，算法会根据传感器获取的数据，自动调整悬挂高度和硬度，以保证乘坐的舒适性和悬挂系统的稳定性。

空气悬挂控制算法的研究旨在优化悬挂系统的性能，提升车辆的操控性和乘坐舒适性。

通过精确调整悬挂参数，可以有效地减少车辆在行驶过程中的颠簸感，提高车辆的稳定性和操控性，同时对于不同的用途和需求，也可以根据实际情况进行个性化的设置。

在本篇文章中，我们将介绍空气悬挂技术的基本原理和应用，重点介绍空气悬挂控制算法的设计原则和常用方法。

通过对现有算法的分析和比较，我们旨在为读者提供一个全面了解空气悬挂控制算法的基础，并为未来的研究和应用提供一些参考和启发。

同时，本文也将探讨目前空气悬挂控制算法存在的挑战和改进方向，展望未来在这一领域的发展前景。

通过深入研究和创新，相信空气悬挂技术在汽车工程领域将有更广阔的应用前景。

文章结构部分的内容应该包括对整篇文章的组织和章节安排进行说明。

可以按照如下方式来编写文章1.2 文章结构部分的内容：文章结构部分的主要目的是介绍整篇文章的组织架构，以便读者能够清楚地了解整个文章的结构。

本文主要分为引言、正文和结论三个部分。

引言部分包括概述、文章结构和目的三个小节。

在概述部分，将引入空气悬挂控制算法的背景和重要性。

北京理工大学珠海学院2006届本科生毕业设计汽车空气悬架计算机控制系统设计摘要由于在平顺性和车高控制上的诸多优点，越来越多的客车生产商已经开始使用电子控制空气悬架，通过控制弹簧刚度和减振器的阻尼来获得好的平顺性和操纵稳定性。

本文设计对汽车在制动、转向、加速、高速等工况下的空气弹簧刚度的调节来实现对悬架刚度的控制，在不同车速下对车高的调节以减少风阻。

通过介绍悬架的种类和特点，分析空气悬架当前发展状况，概述平顺性的研究内容，提出本文研究的主要内容和基本流程。

文中以简化的汽车1/4悬架模型为基础，通过分析刚度和系统频率对平顺性的影响，得出空气悬架的主要控制参数。

接着使用MATLAB/SIMULINK计算机仿真软件，模拟路面随机输入，仿真被动悬架及空气悬架的加速度变化，通过对比看出其优点。

MCS-96系列单片机在接口、抗干扰及运算速度方面的特点，使得其系列单片机在实现对悬架的控制方面有着较大的优势。

本文使用MCS-96系列单片机汇编语言编译控制程序，编写出各功能子系统程序段，以顺序执行指令模式运行，通过对各传感器的信号来判断行驶状况，从而输出对应的控制信号。

硬件使用80C196KC单片机。

关键字：空气弹簧电控悬架控制程序仿真单片机Air Suspension Control System DesignABSTRACTAs the car ride and the many advantages of high control, more and more bus manufacturers have begun using electronic control air suspension, by controlling the spring stiffness and damping shock absorbers to get a good ride comfort and handling stability.In this paper, we design to adjust the air spring stiffness to achieve the control of the suspension stiffness in the braking, steering, acceleration, speed and other working conditions. By adjusting the stiffness of the spring and shock absorber damping to reduce the wind resistance in high-speed condition. By introducing the suspension of the type and characteristics of the current development of air suspension, ride comfort of an overview of the contents of this paper presented the main content and basic processes. By simplifying the car 1 / 4 suspension model, analyzing the stiffness and system frequency on the Ride, come to the main control parameters of air suspension. Then use the MATLAB / SIMULINK simulation software to simulate the random road input, simulation passive suspension and air suspension, acceleration changes, by comparing to see its advantages.As the MCS-96 series MCU interface, interference, and the characteristics of computing speed, makes the MCS-96 family of single chip to achieve the control of the suspension has a big advantage. This article uses the MCS-96 Microcontroller assembly language compiler control procedures, the preparation of the segment of each functional subsystem, to order the implementation of instruction mode, the signal on each sensor to determine the operating conditions, and thus the corresponding output control signals. Use 80C196KC MCU. Keywords: air spring; ECAS; control procedures; SIMULINK; MCU目录摘要 (I)ABSTRACT ................................................... I I 1绪论.. (1)1.1悬架概述 (1)1.2悬架的分类 (1)1.3主动悬架 (2)1.4空气悬架发展和现状 (2)1.5平顺性理论概述 (3)1.6本文的主要内容 (4)2空气悬架的工作原理及功能 (5)2.1空气悬架工作原理 (5)2.2空气悬架功能 (5)3空气悬架系统 (7)3.1空气悬架主要元件结构 (7)3.2空气悬架输入输出部件 (7)3.3空气悬架的具体工作方式 (13)4空气悬架数学模型 (14)4.1垂直刚度设计计算： (14)4.2空气弹簧系统频率的计算 (14)4.3单质量系统的自由振动 (15)5系统控制流程 (16)5.1总控制流程图 (16)5.2各子系统流程图 (17)6系统仿真计算 (24)6.1MATLAB软件介绍 (24)6.2路面激励谱 (25)6.3SIMULINK计算仿真 (26)7汇编程序设计 (30)7.1MCS-96系列单片机的特点 (30)7.2汇编语言程序工作原理 (30)7.3硬件图 (32)本文总结 (35)参考文献 (36)注释 (37)附录 (38)谢辞 (45)1 绪论1.1 悬架概述悬架是汽车的重要组成部分，它把车体和车轴弹性地连接起来，并承受作用在车轮和车体之间的作用力，缓冲来自不平路面给车体传递的冲击载荷，衰减各种动载荷引起的车体振动。