【摘 要】
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汽车行业在现代电力电子技术飞速发展的推动下,正从纯机械化产品向智能化产品过渡,汽车车窗便是其中的典型产品。然而近年来,我国发生多起汽车电动车窗夹死乘客的意外事故,因此电动车窗防夹算法也成为当今汽车智能化研究的热点之一。虽然我国汽车电子产品的功能性在不断完善与加强,但汽车电子产品的可靠性与国外同类型电子产品仍存在很大差距,制约着国内电子产品的发展。论文在此背景下对电动车窗防夹系统进行了研究,尤其是在
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汽车行业在现代电力电子技术飞速发展的推动下,正从纯机械化产品向智能化产品过渡,汽车车窗便是其中的典型产品。然而近年来,我国发生多起汽车电动车窗夹死乘客的意外事故,因此电动车窗防夹算法也成为当今汽车智能化研究的热点之一。虽然我国汽车电子产品的功能性在不断完善与加强,但汽车电子产品的可靠性与国外同类型电子产品仍存在很大差距,制约着国内电子产品的发展。论文在此背景下对电动车窗防夹系统进行了研究,尤其是在防夹策略和算法方面。论文首先通过对比当今国内外主流的防夹算法,设计了基于电流纹波极值检测法的电动车窗防夹算法,该算法通过电机电流、电机电流纹波的周期判断车窗受力大小;通过电机电流纹波的个数记录车窗玻璃的升降位置。为了验证该防夹控制算法的可行性及稳定性,本文通过Matlab/Simulink软件平台搭建了整个电动车窗防夹控制模型。该模型包括三个模块:电机模块、车窗控制器模块和纹波计算模块。其中模型中电机模块的参数结合实际电机的技术参数设置。基于Simulink/Stateflow平台搭建的车窗控制器模块,实现了根据输入的防夹判据数值控制电机模块执行相应动作的功能。对于此车窗控制模块,针对车窗突然遇阻所导致的电流纹波无法快速稳定的问题,设置了一种容错机制,提高了车窗控制系统的稳定性。基于Simulink平台搭建的纹波计算模块,实现了纹波方波转化、对电机电流纹波进行计数及周期计算的功能,计算结果作为车窗控制器模块的输入。由于实际的电流纹波存在高频干扰,本文利用小波变换方法对含有干扰毛刺的仿真电流纹波信号进行了降噪,仿真验证表明经小波变换降噪后的电流纹波在电机控制模块的辨识度大大提高,进而提高了纹波计数及周期计算的准确性。经前文理论分析及软件仿真,本文在此基础上对硬件进行设计,以STM32F103VET6单片机作为控制核心,设计了电流纹波提取电路、电压偏置电路及电机控制电路,并结合车窗实际运行时的参数,计算出电流纹波周期阈值、计数值阈值以及电流幅值阈值,并将小波变换降噪算法加入系统中。最后经过实验验证了本文所设计的车窗防夹系统具备防夹功能。本文从系统结构和控制原理出发设计了基于电流纹波极值检测法的防夹控制策略,从仿真和实验两个角度验证了防夹控制算法具有良好的稳定性和可靠性,对电动车窗防夹控制系统的设计和研究具有一定的理论意义和实用价值。
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