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基于CAN/LIN网络的车门控制系统主控单元的设计的开题报告一、课题背景车门控制系统是汽车功能异常重要的组成部分之一，它直接关系到车辆的安全性、舒适性和智能化程度。
目前，传统的车门控制系统使用的是内嵌式单元控制，即每个车门都会安装一个电子控制单元，而这些控制单元之间通常采用CAN、LIN等总线协议进行数据交互和协同工作。
随着汽车智能化的发展和功能需求的提升，车门控制系统的设计也面临着更高的要求。
二、研究目的和内容本课题针对车门控制系统主控单元的设计展开研究，主要的研究内容包括以下几个方面：1. 研究CAN、LIN总线协议及其在汽车电子领域中的应用；2. 分析车门控制系统的功能需求及其数据交互方式，并设计主控单元的硬件架构；3. 研究车门控制系统软件的架构设计和编程实现；4. 设计出一种可靠性较高、兼容性较广的车门控制系统主控单元。
三、研究内容和技术路线本课题的重点是主控单元的设计，因此需要深入研究CAN和LIN总线协议及其在汽车电子领域中的应用，了解车门控制系统的功能需求以及数据交互方式，再结合自身硬件设计和嵌入式软件开发的经验，制定出以下技术路线：1. 硬件设计：根据车门控制系统的功能需求，设计出一款基于单片机的主控板，其中包括输入输出模块、总线通信模块、蓝牙模块等。
2. 软件设计：根据车门控制系统的功能需求和设计的主控单元硬件架构，进行软件设计和编程实现，其中需要包括各种硬件模块的驱动程序、总线通信协议的实现、车门控制系统的逻辑控制和人机交互等。
3. 测试验证：通过实验室测试和车载试验等方式对设计的主控单元进行测试验证，验证其稳定性、可靠性和兼容性等。
四、研究意义本课题主要针对车门控制系统的主控单元进行研究和设计，具有以下意义：1. 提高车门控制系统的智能化程度和安全性，满足消费者对于汽车智能化和功能多样化的需求。
2. 充分利用CAN和LIN总线协议的优势，提高车门控制系统的数据交互效率和功耗优化。
摘要舵伺服系统在航空航天领域，有着广泛应用和重要的研究价值。
应用无刷直流电机作为舵系统执行器，可以增大系统输出转矩，实现系统小型化。
本文基于无刷直流电机执行器，利用 DSP 与 FPGA 结合的核心处理单元，应用滑模变结构控制策略，实现舵机系统伺服，提高舵系统抗扰性和信号响应的快速性；并在系统中加入滑模观测器，实现对于系统内部状态量的观测，为实现无位置传感器控制提供条件本文应用无刷直流电机作为舵系统执行器，通过分析和设计滑模变结构控制算法，实现舵系统位置伺服控制，利用滑模变结构控制策略的特性，提高系统对于扰动和内部参数摄动的鲁棒性，与基于传统控制策略的伺服机构相比，系统的抗扰性得到了提高。
并在系统中引入滑模观测器，利用电流、电压传感器采样相电流和相电压作为该观测器的给定量，观测出电机的速度，转子运动换相位置信号和三相反电动势波形，从而实现电机的无位置传感器控制。
本文通过分析舵伺服机构的主要结构和工作原理，根据实际系统技术要求，设计出基于电动伺服系统的数字控制器。
利用 DSP 强大的数据处理能力和 FPGA 并行运算能力，实现设计的控制算法，提高舵系统的性能。
通过 MATLAB 中 Simulink 环境下构建理想系统模型，应用滑模控制算法，进行模型仿真。
通过系统仿真分析，设计出满足离散系统的滑模控制器参数。
通过 DSP 与 FPGA 结合的核心处理单元实现滑模变结构控制算法，应用于舵伺服系统中[1]。
最后，通过完成整体硬件与软件平台设计，实现对舵伺服系统的控制。
通过仿真和实验结果分析，验证了滑模控制具有强鲁棒性和抗扰性，满足舵系统对于快速性和抗扰性的技术要求，提高了系统整体控制性能。
关键字：滑模控制；滑模观测器；无刷直流电机；舵伺服系统；DSP+FPGABrushless dc motor of the sliding mode controller designand simulationAbstractRudder servo system is used in the aerospace field, it has important research value. Using BLDCM as the rubber system actuator, it will improve the system’s output torque, and achieve system’s miniaturization. Based on BLDCM actuator, combined DSP and FPGA as the core processing unit, using the strategy of sliding mode variable structure control achieve the rubber servo system which improve the robustness for disturbances and the speed for signal response. Adding sliding mode observer in the system realize the observation of internal system state which provide reliable parameters for the realization of position sensorless controlThrough a brief analysis of rudder servo on both the main structure and working principle, based on the actual system technical requirements, this paper designs a digital controller which is based on electric servo system. Using DSP and FPGA as the core control unit, and the strong ability of DSP data processing and the ability of FPGA parallel computing , achieve the design of control algorithms, and improve performance of rubber systemUsing BLDCM as the servo system actuator, through analysis and designing the algorithm of sliding mode control, this paper achieves the position servo control in rubber system. Using the characteristic of sliding mode variable structure improve the robustness for disturbance and inner parameters transformation. Compared with the control strategy based on traditional servo system, it improves the immunity of servo system. And addingsliding mode observer in the system, use circuit sensors and voltage sensors sample phase circuit and phase voltage as the giving quantities to observer. This paper rely on observer getting the motor’s speed, moving rotor’s changing phase position signal and three-phases waveforms of back-EMF, so that achieve the sensorless motor control Using Simulink in MATLAB build the ideal mode of the real system and the algorithms of sliding mode, and carry out mode simulation.Through the system simulation, design a sliding mode controller which meet the parameters of discrete systems, and through the combination of DSP and FPGA core processing unit realize control algorithm, which is applied to the rudder servo system. At last, finishing the design of whole hardware and software, realize the control of rubber servo system. Through the simulation and experiment, testified sliding mode control has strongly robustness and immunity for disturbance. This meets the rubber system’s technology requirements including rapid and immunity for disturbance, and improves overall system’s control performanc eKeywords：Sliding mode control，Sliding mode observer，BLDCM，Rubber servo system，DSP+FPGA目录摘要 (I)Abstract.................................................................................................................................................... I I 第1章绪论. (1)1.1 课题背景及研究的目的和意义 (1)1.2 国内外伺服研究现状 (2)1.3 无刷直流电机控制方法 (2)1.3.1 传统的控制方法 (3)1.3.2 模糊控制方法 (3)1.3.3 鲁棒控制方法 (3)1.3.4 神经网络控制方法 (4)1.3.5 自适应控制方法 (4)1.3.6 滑模变结构控制方法 (4)1.4 伺服系统应用的主要问题 (5)1.5 课题研究的主要内容 (6)第2章伺服系统的构成与数学模型 (8)2.1 伺服系统的总体结构 (8)2.1.1 无刷直流电机的选择 (9)2.1.2 伺服系统驱动方式 (9)2.2 无刷直流电机的工作原理 (9)2.3 无刷直流电机数学模型 (15)2.3.1 无刷直流电机的方程 (15)2.3.2 无刷直流电机的状态方程 (16)2.3.3 无刷直流电机的电磁转矩方程 (16)2.3.4 无刷直流电机的运动方程 (17)2.3.5 无刷直流电机的机械特性 (17)第3章滑模变结构理论 (18)3.1滑模变结构控制的基本原理 (18)3.2滑模运动及其存在和到达条件 (19)3.3滑模变结构控制 (19)3.3.1滑模变结构控制器设计 (19)3.3.2切换函数的设计 (19)3.3.3控制律的设计 (20)3.4抖振改善 (20)第4章基于滑模变结构的控制系统设计 (21)4.1 滑模控制器 (21)4.2 滑模观测器 (26)4.3 系统仿真与结果分析 (28)4.4 本章小结 (34)第五章结论 (35)参考文献 (38)谢辞 (40)第1章绪论1.1课题背景及研究的目的和意义随着科技的发展，伺服系统应用领域更加广泛，主要应用于智能机床、机器人、导弹制导以及船舶、车辆的自驾驶，可以说是实现未来工业全自动智能化必不可少的环节。
LIN总线在电动车窗系统控制中的应用引言LIN总线是一种用于汽车分布电子系统的新型低成本串行通讯网络，其目标是为现有汽车网络（例如CAN总线）提供辅助功能。
LIN总线瞄准一些低端应用，在这些应用中每个节点的通讯成本都必须大大低于CAN，而且不需要CAN的高性能、高带宽和多功能等。
它相对于CAN的成本节省主要是由于采用单线传输、硅片中硬件或软件的低实现成本，以及无需在从属节点中使用石英或陶瓷谐振器等。
相对于发动机和底盘系统控制，车身附件系统控制对安全性和可靠性等要求并不高，而车身附件所具有的各种开关，正是车辆线束复杂的重要原因。
LIN总线能大量节省线束，以及易于升级换代和便于实现诊断功能的特点，正使它成为车身电子最重要的发展方向。
作为车身附件的重要组成部分，同时驾驶员车门可以对其他成员车门进行控制，电动车窗采用LIN总线控制方式无疑很好的选择。
LIN总线的通信过程相对于CAN总线的各节点发送消息的无序性，LIN总线网络中存在一个主节点，它是所有节点通信的发起者，虽然通信速率较低（1-20Kbps），但它本质属于延迟时间确定性网络。
需要通信时，主节点线发送一个Break（一般长度大于或等于11bit位），主要目的是为了产生一个帧格式错误（FrameError）。
然后主节点将发送1字节的同步场（0x55）,以便各从节点充分地同步，而后将发送1字节的ID位，从节点在收到ID后，根据协议解析出是否向总线上发送数据或接受数据或不做任何响应。
LIN总线数据一般为0-8字节（LIN1.3及以前版本数据字节数位0、2、4、8byte）。
在主节点或从节点发送完数据后，将发送1字节的数据校验（Checksum），接受数据节点将依据其判断数据的正确性，从而确定是否接受发来的数据。
图1LIN总线的数据帧结构车门模块网络的工作原理由于驾驶员车门除了要控制本车门上的车窗升降，还需控制乘客车门上的车窗升降，所以将驾驶员车门的车窗控制模块作为主节点，其他乘客车门的车窗控制模块作为从节点。
汽车车门控制系统的LIN总线通信模块设计0 引言随着汽车业的飞速发展，汽车电控系统的配置不断升级，使得车辆上的电子元件越来越多，其相互连接的网络结构也越来越复杂。
过去所采用的电缆连接方式所带来的庞大布线负担，容易造成车体过重和线路的磨损老化。
在这种情况下，就需要引入标准的总线技术，从而降低车身重量，同时提高各个电控元件之间的通信可靠性。
上世纪80年代，根据车用通信网络在不同控制层面的不同功能要求，SAE （Societv ofAuto－mobile Engineering）将其分为A，B，C三类。
其中A类为低速网，数据传输速率通常为1～10kb／s，LIN总线通信网络就属于此类。
LIN总线一般应用于不需要高性能及带宽和复杂性较大的低端系统，如车门控制模块、座椅调节、车灯控制和空调系统中传感器和执行器之间的通信。
由于其LIN总线成本较低，也可以独立用于不是特别复杂的车身控制网络中。
1 LIN总线协议简介LIN协议标准于1998年由Audi、BMW、Mo－torola、Daimlerehrysler、VCT、V olvo和V olkswa－gen等七家公司在A类网已有协议的基础上联合提出。
LIN总线在当今汽车电子的网络结构中被广泛使用，它基于通用的UART／SCI接口，使用单线信号传输，从节点无需晶振或陶瓷振荡器就能实现自同步，因此成本低廉。
LIN总线网络采用单主多从模式，图1所示是UN总线网络的结构示意图，它由一个主节点和一个或若干个从节点组成，不需要总线仲裁。
LIN总线协议基于ISO参考模型中的物理层，数据链路层采用NRZ （Not Re－turn Zero）编码方式，电平分为隐性电平（‘1’）和显性电平（‘0’）。
1．1 物理层LIN总线一般采用单总线（12 V）串行通讯，总线长度最大可达到40 m，传输速率最高可达到20 Kb／s，通常使用2．4Kb／s、9．6 Kb／s和19．2 Kb／s这三个波特率进行数据传输。
《汽车电器与电子》课程大作业基于LIN总线的后门电动门窗控制所在学院：汽车与交通工程学院专业班级：学号：姓名：指导老师：2020年6月大作业题目利用51单片机和LIN总线的知识,设计一个基于LIN总线的后门电动门窗控制模块,实现电动门窗的控制,列出整个模块的输入、输出信号,给岀模块电控单元其LIN总线接口电路的设计方案,并提供编程思路。
1、总体框架设计随着汽车汽车电子技术的飞速发展，人们对汽车的安全性和舒适性的要求也在不断提高。
车窗系统是汽车车身重要的组成部分，传统的车窗控制采用的是线束控制，较为简单，并且线束和相关的设备都比较庞大。
为了摆脱这种局面，汽车电子技术逐步向整车集成电子化、智能化方向发展，而总线式网络控制技术正是目前汽车网络控制所采用的主要方式。
车载网络可分为驱动网络和舒适网络，一般CAN协议用于驱动网络，而LIN协议用于舒适网络，相对于开发高速CAN 网络的所需要的成本，LIN网络更适合用于性能要求不高的舒适网络。
于是在车门、车窗、车灯等部件中，引入了LIN总线。
本文提出了一种将LIN总线运用到车窗控制系统中的设计方案，实现汽车后窗自动升降，同时可以根据车速和车内外温度自动调节车窗，同时通过检测车窗运动的永磁直流电机的电流变化来实现防夹功能。
改善车窗控制系统的安全性能。
此后车窗控制系统总体框架图如下：图1.1车窗控制系统总体框架图当驾驶员按下车窗按键开关时,车速传感器将信号传到微控制器,如果车速超过设定的限定车速时,通过温度传感器测得车内外温度,再由A\D转换电路将温度数据传到微控制器,使用车窗控制算法控制车窗电机智能实现乍窗升降器的升降。
在车窗升降过程中,功率驱动器件MC33486通过监测电机的电流变化,通过相关的防夹算法实现车窗的防夹功能,实现了车窗系统的智能化控制过程,提高了驾驶员行车过程中的安全性和舒适性。
在本次设计中,车窗控制系统采用了LIN总线协议构建了车窗LIN总线网络,并使用了最新的LNv2.1协议规范。
