基于單片機的快速貨車電子防滑器設計

　　速度測量的精度直接影響到控制結果， 因此防滑器對速度的測量有較高的要求。本文用函數信號發生器生成脈沖信號， 模擬速度傳感器速度輸出，用電子防滑器測量其頻率， 以檢驗電子防滑器的速度測量精度。表1

　　給出了實驗結果。其中，fosc為函數信號發生器(DF1405)產生信號的頻率，vosc為車軸每轉發出200 個脈沖情況下對應的速度，fDSP為防滑器測得頻率，vDSP為其對應的速度值。結果表明無論在高速或低速情況下，電子防滑器的速度測量絕對誤差不超過0.05 km/h，相對誤差不超過0.05%，可滿足防滑器對速度測量精度的要求。

　　3.2 滑行檢測和控制

　　本文應用模糊控制算法實現防滑控制。為提高DSP運算效率、縮短系統響應時間，系統采用了離線查詢的方法實現模糊控制；通過MATLAB/Simulink仿真設計了二維模糊控制器；滑移率的基本論域為[0，0.25]，減速度基本論域為[-4，4]。實際控制過程中只要測得滑移率和減速度的量化值，通過查表的方法即可得到當前控制量。電子防滑器的控制輸出量為充放氣時間(0～500 ms)，正值即為充氣，負值為放棄，0為保壓。

　　設定CPU定時器0周期中斷為5 ms(即單次充放氣時間為5 ms)，設定CPU定時器2中斷周期為100 ms[4](即滑行狀態檢測周期)。則實際控制中，模糊控制量OP在[-50，50]內即實施保壓。

　　4 防滑模擬試驗

　　為驗證防滑器控制效果，本文在實驗室進行了防滑模擬試驗，如圖4所示。試驗以LabVIEW軟件為平臺，模擬整車速度信號和打滑車軸速度信號，通過防滑器對容積室壓力的控制模擬，實現對制動缸壓力的控制。在計算機上通過LabVIEW編程讀取MATLAB/Simulink仿真得到的兩路車軸信號，控制NI公司的6008型數據采集卡生成兩路與速度成比例的電壓信號。該電壓信號經電壓頻率轉換電路，得到頻率與速度成比例的脈沖信號，速度脈沖信號經信號調理模塊的光耦隔離接到DSP的CAP腳。其中電壓頻率轉換選用了AD654芯片來實現。AD654是一款低漂移、線性度高、低成本的電壓頻率轉換芯片，只需要很少的外圍元件即可實現電壓轉換。

本試驗控制對象為容積室，其壓力由充氣閥和排氣閥控制，容積室壓力通過壓力傳感器接到數據采集卡，在計算機上通過LabVIEW編程實時顯示容積室壓力。

試驗模擬車輛在制動過程中出現車軸兩次打滑的情況，其結果如圖5所示。當防滑器檢測到車軸滑行時，實時調整容積室壓力，可防止車軸繼續滑行，在無滑行后繼續恢復容積室壓力，以保證制動力的順利實施。

防滑控制是快速貨車制動的關鍵技術之一，對保障制動安全、提高制動效率具有重要意義。本文設計的基于DSP的快速貨車電子防滑器能高精度測量車軸速度，并以模糊控制為算法，根據多滑移判據檢測車軸滑行狀態，及時調整制動缸壓力，防止車軸繼續打滑，從而保障制動安全，縮短制動距離，提高了制動效率。經模擬試驗表明，本防滑器具有響應快、實時性好、準確性高等特點。