基于fpga车速估计器的平台实现

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1、————————————————————————基于FPGA车速估计器的平台实现————————————————————————TheplatformrealizationofthespeedestimatorbasedonFPGA作者姓名：蔡可天专业名称：控制理论与控制工程指导教师：解小华教授学位类别：学术型硕士答辩日期：2015年6月6日摘要在科技高速发展的今天，车辆已经成为我们日常生活中不可或缺的部分，无论是家用轿车、公交车还是往返各地的客车，都已经与我们的生活甚至生命息息相关，而由汽车引起的各种问题，特别是交通安全问题受到很多人的关注，如何能保证汽车的安全稳定性

2、成了国内外学者研究的主要内容，许多汽车安全性系统也被开发出来，如，ABS(Anti-lockedBrakingSystem）防抱死刹车系统、ACC（AdaptiveCruiseControl）自适应巡航系统、ASR（AccelerationSlipRegulation）驱动防滑系统。然而，想保证这些系统正常的运转，需要汽车侧倾角、车辆加速度以及车辆行驶速度等这些车辆状态参数作为依据。因此，本文采用了估计的方法来得到汽车行驶速度这个状态参数，在FPGA（FieldProgrammableGateArray)现场可编程门阵列上进行了硬件的实现，并且设计了相关的CAN通信总线

3、，下面简单介绍本文主要的研究内容：第一，研究车辆的轮胎模型和轮胎在汽车行驶过程中发生的形变状态，使用MATLAB完成八自由度车辆模型的建立。第二，学习和研究早期的车速估计方法和先进的非线性估计方法，最终选择了UKF（UnscentedKalmanFilter）无味卡尔曼滤波法作为车速估计器的算法。此算法是在给定汽车离散状态方程和观测方程，确定了汽车状态变量参数后，进行估计器的设计。然后，将车速估计器应用在八自由度车辆模型验证平台上，对车速估计器进行原理性验证仿真来验证其可行性和有效性。第三，在与传统数字电路系统对比中，本文选择有可编程、可靠性高等特点的FPGA来完成UK

4、F车速估计器的硬件设计，接下来在MATLAB和ModelSim中进行仿真实验，实验结果表示，由估计器得到的结果与真实值误差在20%以内，运行周期为58.42s。最后，对于CAN总线进行了详细的了解和研究，使用单片机AT89C52以及CAN控制器SJA1000、CAN收发器PCA82C250进行了CAN/RS-232智能电平转换的研究。关键词：无味卡尔曼滤波算法，车速估计器，FPGA，CAN，RS-232IAbstractToday,withtherapiddevelopmentofscienceandtechnology,vehiclehasbecometheindi

5、spensablepartofourdailylife,whetherthefamilycar,thebusortheshuttlebusaroundbetweentwocities,theyallhavesoclosedwithourlifeandlives,trafficsafetyproblemattractingtheattentionofmanypeople,so,howtoguaranteethesecurityofthecarstabilityisthemaincontentofinternationalanddomesticacademicstostud

6、y,andmanycarsecuritysystemhasbeendevelopedaswell,forexample,ACC,ABS,ASRandsoon.Intheseactivesafetysystemofvehicle,thereliabilityofsystemgenerallyreliesonthevehiclerollangleandthevehiclespeedandacceleratedspeedwhicharethevehiclestate.Thespeedestimatorinthisarticleadoptsanindirectmethodwhi

7、chdesignedandimplementedonFPGA(FieldProgrammableGateArray),andalsodesignedtheCANcommunicationbusinthesystem.Specificstudiesareasfollows:Firstly,Istudythetiresofvehiclemodelandtyredeformationhappenedintheprocessofautomobiledrivingstate,thenIbuildthemodelofeightfreedomdegre