汽车电控技术课程设计 汽车悬架
汽车电子控制技术课件：电子控制悬架系统-
當空氣閥轉到如圖5-14所示的位置時，主、副氣室的氣 體通道被關閉，主、副氣室之間的氣體不能相互流動，此時 的空氣彈簧只有主氣室的氣體參加工作，空氣彈簧的剛度為 “硬”。
圖5-14 空氣彈簧的剛度為“硬”
主氣室是可變容積的，在它的下部有一個可伸展的隔膜， 壓縮空氣進入主氣室可升高懸架高度，反之使懸架下降。車 輛高度則是由l號和2號高度控制閥及排氣閥通過增減主氣室 內的壓縮空氣量來調節。
②空氣彈簧的變剛度原理。
懸架空氣彈簧剛度的改變是根據壓縮空氣通過空氣閥由主氣 室進入副氣室空氣量的改變來調節的，空氣彈簧的彈性係數 （剛度）可分為兩個階段來調節。
當空氣閥轉到如圖5-13所示的位置時，主、副氣室的氣 體通道被打開，主氣室的氣體經空氣閥的中間孔與副氣室的 氣體相通，相當於空氣彈簧的工作容積增大，空氣彈簧的剛 度為“軟”。
5.1.1 汽車懸架的作用
汽車懸架是指連接車架（或承載式車身）與車橋（或車 輪）的一系列傳力裝置。
汽車懸架的作用有： ①承受載荷; ②傳遞動力; ③緩和衝擊。
汽車懸架
除此之外，汽車的懸架對汽車車輪的定位有較大的影響， 進而影響汽車行駛性能、操縱性能及乘坐的舒適性。
5.1.2 汽車懸架的分類
1.按照結構形式分
LRC開關用於選擇減振器和空氣彈簧的工作模式（NORM 或SPORT）；高度控制開關用於選擇所希望的車身高度 （NORM或HIGH）。
當LRC開關設在SPORT位置時，組合儀錶內的LRC指示 燈亮；當高度控制開關設在HIGH位置時，組合儀錶內的高度 控制指示燈亮。
2.高度控制通斷開關信號
高度控制通斷開關位於行李箱的工具儲藏室內。將開關 撥至OFF位置，懸架控制系統中止車輛高度控制。當車輛被 舉升、停在不平的路面或車輛被拖曳時，可避免空氣彈簧中 壓縮空氣排出，從而可防止車身高度的下降。
汽车底盘电控技术-5-电控悬架系统
使弹簧刚度变成“硬”状态和使减振阻尼变 成“中”状态。该项控制能改善汽车高速行驶时 的稳定性和操纵性
弹簧刚度和减振阻尼控制
不平整道路 控制
颠动控制
使弹簧刚度和减振阻尼视需要变成“中”或“ 软”状态，以抑制汽车车身在悬架上下跳动， 改善汽车在不平坦道路上行驶时的乘坐舒适 性
光电耦合元件的状态与车高的对照表
车高
1
光电耦合元件的状态
2
3
车高范围
计算结果
4
OFF
OFF
ON
OFF
15
过高
高
OFF
OFF
ON
ON
14
ON
OFF
ON
ON
13
ON
OFF
ON
OFF
12
高
ON
OFF
OFF
OFF
11
ON
OFF
OFF
ON
10
ON
ON
OFF
ON
9
普通
ON
ON
OFF
OFF
8
ON
ON
ON
OFF
一般原理：
利用传感器（包括开关）检测汽车行驶时路面的状况和车 身的状态，输入ECU后进行处理，然后通过驱动电路控制 悬架系统的执行器动作，完成悬架特性参数的调整。
二、传感器的结构与工作原理
转向盘转角传感器
传感器位置
加速度传感器
车身高度传感器 加速度传感器
车身高度传感器
1、转向盘转角传感器
【作用】检测转向盘的中间位置、转动方向、转向角 度和转动角度。以判断转向时侧向力的大小和方向， 以控制车身的侧倾。
电控悬架教案
电控悬架教案电控悬架是现代汽车技术的重要部分，它利用电子控制系统来调整车辆的悬挂系统，提升车辆的操控性和舒适性。
本课程将介绍电控悬架的基本原理、组成、控制策略以及在车辆中的应用。
电控悬架是利用电子控制系统来调整车辆的悬挂系统，其中包括传感器、控制器和执行器等部分。
传感器用于监测车辆的状态，控制器根据传感器信号和控制策略来调整执行器的动作，从而改变悬挂系统的刚度和阻尼。
电控悬架的控制策略包括多种方法，如PID控制、模糊控制、神经网络控制等。
这些方法能够根据车辆的状态和驾驶需求来调整悬挂系统的刚度和阻尼，从而提高车辆的操控性和舒适性。
电控悬架在车辆中能够显著提高操控性和舒适性。
通过调整悬挂系统的刚度和阻尼，电控悬架能够适应不同的路况和驾驶需求，使车辆在高速行驶时更加稳定，在弯道行驶时更加灵活，从而提高了车辆的操控性和舒适性。
电控悬架系统由于其复杂的结构和精密的控制逻辑，容易出现故障。
本部分将介绍电控悬架系统的常见故障及诊断方法，同时讲解维修的基本技能。
通过案例分析，使学生能够掌握电控悬架系统的维护和保养的基本技能。
本课程将采用理论教学和实践教学相结合的方法。
在理论教学方面，将通过课堂讲解、PPT演示、视频播放等方式介绍电控悬架的基本原理、组成、控制策略以及在车辆中的应用。
在实践教学方面，将安排实验和实训等环节，让学生亲自动手操作，加深对电控悬架系统的理解。
随着汽车工业的不断发展，车辆性能和舒适性成为了消费者的焦点。
麦弗逊悬架作为一种经典的汽车悬挂系统，广泛应用于各种车型。
本文将通过介绍麦弗逊悬架仿真分析的方法和步骤，帮助读者了解汽车行驶的关键因素。
麦弗逊悬架主要由螺旋弹簧、减震器和转向节组成。
其结构简单，占用空间少，且具有较强的道路适应能力。
这些特点使得麦弗逊悬架成为了许多车型的首选。
要理解麦弗逊悬架仿真分析的重要性，首先需要了解汽车行驶过程中所受到的力和力矩。
在行驶过程中，车辆会受到来自路面的各种冲击和振动，这些因素不仅会影响车辆的稳定性，还会对乘客的舒适性产生影响。
汽车电器与电子控制技术-电控悬架
第一节 绪论 电子控制悬架的基本思想
（2）当动载使悬架的负 荷减小时，由于悬架刚度按 指数规律降低，它将导致较
大的单边动挠度，由上述的
分析可见，因机械悬架的结 构特点，很难全面提高悬架 在所有工况的性能指标，一 种实用的非线性特性如图6-6
所示。
2015年9月7日
《汽车电器与电子控制技术》
第六章 电控悬架
态工作点将处在弹性元件的两端，结果使车体的高
度变化较大（参见图6-5 中的工作点A和B）。
2015年9月7日
《汽车电器与电子控制技术》
第六章 电控悬架
13
第一节 绪论 电子控制悬架的基本思想
图6-5 2015年9月7日
变刚度特性曲线（ωn=c 是常数） 第六章 电控悬架
14
《汽车电器与电子控制技术》
y——悬架载质量;
ks0——悬架在参考点的刚度。
2015年9月7日
《汽车电器与电子控制技术》
第六章 电控悬架
12
第一节 绪论 电子控制悬架的基本思想
只要悬架的弹性元件具有式（6-6）的特性，它
可使悬架的固有频率不会因车体质量的变化而变化。
但在悬架上实现如此特性曲线有一定的困难，在实 际应用中也存在以下问题： （1）由于车体质量变化，将导致悬架的静态工 作点变化很大， 如当汽车空载或满载时，悬架的静
《汽车电器与电子控制技术》
第六章 电控悬架
9
第一节 绪论 电子控制悬架的基本思想
2015年9月7日
《汽车电器与电子控制技术》
第六章 电控悬架
10
第一节 绪论 电子控制悬架的基本思想
k 由n s 可以得出： ms
2
ks n ms cms
课程设计悬架系统
课程设计悬架系统一、教学目标本课程的学习目标包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
知识目标要求学生掌握悬架系统的结构、原理和功能，了解不同类型的悬架系统及其优缺点。
技能目标要求学生能够分析悬架系统的性能，进行简单的悬架系统设计和优化。
情感态度价值观目标则是培养学生的创新意识、团队合作精神和对汽车工程领域的兴趣。
通过本课程的学习，学生将能够：1.描述悬架系统的组成、原理和功能。
2.分析不同类型的悬架系统及其适用场景。
3.评价悬架系统的性能指标。
4.设计简单的悬架系统并进行优化。
5.展现创新意识、团队合作精神和对汽车工程领域的兴趣。
二、教学内容根据课程目标，本课程的教学内容主要包括悬架系统的结构、原理、功能及性能评价。
具体安排如下：1.第一课时：介绍悬架系统的组成和分类，分析各类悬架系统的结构特点和适用场景。
2.第二课时：讲解悬架系统的原理和功能，通过实例展示悬架系统在车辆行驶中的作用。
3.第三课时：讲解悬架系统的性能评价指标，如刚度、阻尼、稳定性等，分析不同悬架系统性能的优缺点。
4.第四课时：教授如何设计简单的悬架系统并进行优化，培养学生解决实际问题的能力。
三、教学方法为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，如讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
1.讲授法：用于讲解悬架系统的基本概念、原理和性能评价。
2.讨论法：学生探讨不同悬架系统的优缺点及其适用场景。
3.案例分析法：分析实际案例，让学生了解悬架系统在车辆行驶中的作用。
4.实验法：让学生动手进行悬架系统的设计和优化，提高实际操作能力。
四、教学资源本课程所需教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备。
1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统、全面的学习资料。
2.参考书：推荐学生阅读相关领域的参考书籍，丰富知识体系。
3.多媒体资料：制作精美的PPT、动画等多媒体资料，帮助学生形象地理解悬架系统的原理和功能。
4.实验设备：准备相应的实验设备，让学生进行悬架系统的设计和优化实验，提高实际操作能力。
汽车电控内容1：ECAS(电控空气悬架系统概述)(2课时)
2）独立悬架
每一侧车轮单独通过悬架与车架相连，每个车轮能独立上下跳动而互不影响。
优点：在不平路上行驶时可减少车架和车身的震动。 减少了非簧载质量。 提高行驶稳定性和平顺性。
类型：麦弗逊式悬架—广泛用于FF轿车的前悬架
4.按照控制方式分
按照控制方式分不同，汽车悬架系统通常分为传统被动式悬架（Passive Suspension）、半主动式悬架（semi-active suspension）、主动式悬架(Active Suspension)三类。 其中半主动式又分为有级半主动式（阻尼力有级可调）和无级半主动式（阻尼力 连续可调）两种；主动式悬架根据频带和能量消耗的不同，分为全主动式（频带 宽大于15Hz）和慢全主动式（频带宽3～6Hz）；而根据驱动机构和介质的不同， 可分为由电磁阀驱动的油气主动式悬架和由步进电动机驱动的空气主动式悬架。
控制项目
功能
防侧倾控制
使弹簧刚度和减振力变成“坚硬”状态，能抑制侧倾而使汽车的姿势变化减至最小
防点头控制 防下坐控制 高车速控制 不平整路面控制
颠动控制 跳振控制 自动高度控制 点火开关off控制
使弹簧刚度和减振力能抑制汽车制动时的点头而使汽车的姿势变化减至最小
使弹簧刚度和减振力变成“坚硬”状态，能抑制汽车加速时的后部下坐而使汽车的姿势 变化减至最小
纵稳定性。
半主动悬架：仅悬架刚度、阻尼之一可调
主动悬架：悬架阻尼和刚度都可调 油气式主动悬架 空气式主动悬架
通过控制调节悬架的刚度和阻尼力，使汽车的悬架特性与道路状况和行驶状态相 适应。
其基本功能如下： 1．车高调整 2．减振器阻尼力控制 3．弹簧刚度控制
电子控制悬架系统的种类
控制功能
电控悬架系统控制功能表
汽车电控悬架系统资料
电控悬架系统能够根据汽车行驶的各种工况，自动调整减振器阻尼系 数和弹簧刚度，防止汽车急速起步或急加速时的“后蹲”；防止紧急 制动时的“点头”；防止汽车急转弯时的车身横向摇动；防止汽车换 档时的车身纵向摇动等，提高行驶平顺性和操纵稳定性。
3
汽车电子控制技术 课件
任务一 汽车电控悬架系统的故障诊断与维修
控制原理
减振器阻尼大小的调节是通过改变减振器阻尼孔截面积的大小 得以实现。减振器阻尼调节杆连接的转阀上有三个阻尼孔，悬 架控制执行器通过控制杆带动转阀旋转，使转阀上的小孔与活 塞杆上的小孔接通或切断，从而增加或减少减振器上下油室之 间的过流而积，达到调节减振器阻尼的目的。
23
汽车电子控制技术 课件
任务一 汽车电控悬架系统的故障诊断与维修
乘坐舒适性的要求。
汽车空调自问世以来经过几十年的发展，已经由最
初的奢侈品成为必需品，是汽车舒适度的一个重要体现，
同时，又是影响汽车安全性的重要因素。
1
汽车电子控制技术 课件
项目五 汽车行驶舒适性控制系统
任务一 汽车电控悬架系统的故障诊断与维修
知识目标 1.了解汽车电控悬架系统的分类及功能 2.掌握弹簧刚度控制系统的组成及控制原理 3.掌握减振器阻尼控制系统的组成及控制原理 4.掌握车身高度控制系统的组成及控制原理 能力目标 1.学会检查电控悬架系统的控制功能 2.能够对电控悬架系统的常见故障进行诊断与排除
14
汽车电子控制技术 课件
任务一 汽车电控悬架系统的故障诊断与维修
五、电控悬架系统的主要构件
空气压缩机
干燥器
电控悬架主要执行器
高度控制阀 排气电磁阀
继电器
空气弹簧
电子控制悬架系统(汽车电子控制技术)文档阅读、
车速信号是汽车悬架系统的常用控制信号，汽车车身的 侧倾程度取决于车速的高低和汽车转向半径的大小。车速传 感器的作用是检测汽车速度，并将信号传递给ECU，用于对 悬架的阻尼、弹簧刚度和车身高度的控制。常用的车速传感 器主要有舌簧开关式，电磁感应式，光电式等。 5. 节气门位置传感器
节气门位置传感器用来检测节气门的开度及开度变化， 为悬架ECU提供起步、加速等信号，以便根据车辆状态进行 悬架控制。节气门位置信号可以与汽车上用于发动机控制的 节气门位置信号共享。常用的节气门位置传感器有线性可变 电阻式、触点与可变电阻组合式。
光电耦合元件（4组）控制电路图
车身高度与光电耦合元件输出信号（4组）关系
2.加速度传感器
在车轮打滑时，无法以转向角和汽车车速正确判断车 身侧向力的大小，此时利用加速度传感器可以直接准确地 测量出汽车的纵向加速度以及汽车转向时因离心力而产生 的横向加速度，并将信号输送给ECU，使ECU能够调节悬架 系统的阻尼力大小及悬架弹性元件刚度的大小，以维持车 身的最佳姿势。
②弹簧刚度调节功能。该功能是利用控制弹簧刚度(弹性 系数)的方法控制车辆在各种不同状况时的姿势，提高车辆的 操纵稳定性。
汽车电控技术：汽车电子控制悬架系统
上-页
返回
第五节变高度、变刚度、 变阻尼悬架系统
一、变高度、变刚度、变阻尼悬架系统的组成
在现代汽车采用的电子控制悬架系统中，通常同时使用了空气 弹簧和变阻尼减振器。同前述悬架系统一样，减振器的螺旋弹簧用于 支撑汽车的质量，减振器控制系统用于调节减振器的阻尼，空气弹簧 用于调节车身高度和刚度。如图11所示为三菱公司采用的电子控制悬 架系统。
上-页 下-页 返回
第二节电子控制变高度悬架系统
4.系统保护措施 从减振器中放出的空气经过干燥器时，带走了干燥剂中的湿气。
这样，干燥剂经过一段时间使用后不会被湿气浸透。这种保护干燥剂 的再生干燥系统为许多空气悬架系统所采用。干燥器中空气的最小压 力保持在不低于55~165 kPa，从而保证系统中有一定量的空气。这样 在乘员或载荷减少使减振器伸长时，空气弹簧的气压腔不致凹瘪。
在装备电子控制悬架系统的汽车上，当汽车急转弯、急加速或紧 急制动时，乘坐人员能够感到悬架较为坚硬，而在正常行驶时能够感 到悬架比较柔软;电控悬架还能平衡地面反力，使其对车身的影响减 小到最低程度。因此，随着汽车电子技术的发展与进步，许多中高档 轿车、大客车以及越野汽车都装备了电子控制悬架系统。
下-页 返回
上-页 下-页 返回
第二节电子控制变高度悬架系统
2.车身高度降低时悬架系统的控制过程 当汽车乘员或载荷增加使车身高度“偏低”或“过低”时，高度
传感器将向悬架控制电控单元EMS ECU输入车身“偏低”或“过低” 的信号。EMS ECU接收到车身高度降低的信号时，立即向压缩机继 电器和高度控制电磁阀发出电路接通指令，在接通高度控制空气压缩 机继电器电路使压缩机运转的同时，接通高度控制电磁阀线圈电路使 电磁阀打开，压缩空气进入空气弹簧的气压腔(气室)，气压腔充气量 增加便使车身高度上升。
汽车悬架系统电控减振技术
汽车悬架系统电控减振技术汽车悬架系统电控减振技术是指通过电子控制单元（ECU）来控制汽车悬架系统的减振元件，以实现对车辆悬架系统的减震效果进行调节和控制的技术。
随着汽车工业的发展，汽车悬架系统电控减振技术已经成为了现代汽车悬架系统中不可或缺的一部分，它能够极大地提高汽车的悬架性能和乘坐舒适性。
本文将从汽车悬架系统的演变历程、电控减振技术的发展及应用、技术原理和优势等方面来对这一技术进行介绍和分析。
一、汽车悬架系统的演变历程汽车悬架系统是连接汽车车身和车轮的重要组成部分，它直接影响着车辆的操控性、乘坐舒适性和通过性。
随着汽车工业的不断发展，汽车悬架系统经历了多次技术革新和升级，从最初的传统机械悬架到如今的电子控制减振技术的应用，悬架系统的性能不断得到了提升。
最早的汽车悬架系统是采用传统的机械弹簧和减振器来实现车辆悬架和减震的功能，这种悬架系统在结构简单、成本低廉的也存在着悬架刚度不可调、减振效果单一以及通过性不足的缺陷。
为了提高悬架系统的性能，汽车制造商们开始引入各种新的悬架技术，如气压悬架、液压悬架等，以实现对悬架刚度和减振效果的调节。
这些传统的悬架技术依然无法满足对悬架性能和乘坐舒适性的要求。
随着电子技术的快速发展，汽车悬架系统电控减振技术应运而生。
它利用电子控制单元（ECU）来调节悬架系统的减振元件，使得车辆能够根据不同的路况和驾驶需求来调整悬架刚度和减震效果，大大提高了汽车的悬架性能和乘坐舒适性。
二、电控减振技术的发展及应用电子控制减振技术最早是在高端豪华车型上应用，并逐渐在中高端车型中普及。
现在，许多汽车制造商都在自己的车型上配备了电控减振技术，以提高汽车的悬架性能和驾驶舒适性。
在电控减振技术的应用中，主要有主动型和半主动型两种方式。
主动型电控减振技术是指汽车悬架系统能够根据实际的路况和驾驶需求主动调节悬架刚度和减震效果。
具有主动型电控减振技术的车辆通常配备了多种感应器和控制装置，能够实时监测车辆的运动状态和路面情况，并根据这些数据来调节悬架系统的工作状态，从而提高车辆的悬架性能和乘坐舒适性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
课程设计说明书课程名称:汽车电控技术课程设计课程代码:题目:汽车悬架系统振幅控制器学院(直属系) :交通与汽车工程学院年级/专业/班:车辆工程汽电班学生姓名:学号:指导教师:开题时间:20年12月3日完成时间:20年12月14日目录摘要 (2)1引言 (3)1.1汽车悬架系统的功能作用 (3)1.2汽车悬架系统的组成 (3)1.3 汽车悬架系统的分类 (3)1.4本课程设计的主要内容 (3)2 汽车悬架系统振幅控制器总体方案设计 (5)2.1汽车悬架系统振幅控制器的基本工作原理 (5)2.2汽车悬架系统振幅控制器的结构 (5)2.3汽车悬架系统振幅控制器设计方案论证 (5)2．4 汽车悬架系统振幅控制器设计总流程图 (6)3 汽车悬架系统振幅控制器的硬件设计过程 (7)3.1控制器主要芯片的选择 (7)3.2悬架控制系统整体硬件电路设计 (8)4 汽车悬架系统振幅控制器的系统软件设计过程 (10)4．1 ADC0809芯片起始地址的确定 (11)4.2采样周期T的确定 (11)4.3车身垂直加速度与振幅位移的变换思想 (11)4.4数字PID控制算法 (12)4.5步进电机驱动算法及编码 (12)4.6绘制系统程序流程图 (13)4.7软件程序调试 (16)结论 (17)致谢 (18)参考文献 (19)附录: (20)摘要随着社会科学的发展进步，人们对汽车的需求量越来越大，并且对汽车各方面的性能要求越来越高，不仅要满足其基本的动力性和经济性，更重要的是汽车的舒适性变得愈来愈重要。
本次设计通过控制汽车悬架系统的振幅大小来改善汽车的乘坐舒适性。
这次设计的核心采用AT89C51单片机作为控制系统的微处理芯片，以压电式加速度传感器及ADC数据采集为测试手段，通过运用数字PID控制算法，采用三相步进电机为执行机构，用以调节汽车减振器的阻尼大小，从而改善汽车的振动情况以满足舒适性要求。
关键词：单片机、ADC0809，压电式传感器、步进电机1 引言1.1汽车悬架系统的功能作用.现代汽车除了保证其基本性能，即行驶性、转向性和制动性等之外，目前正致力于提高安全性与舒适性，对此，尤其作为提高操纵稳定性、乘坐舒适性的轿车悬架必须进行相应的改进。
舒适性是汽车最重要的使用性能之一，是汽车上的重要总成之一，悬架的主要作用是传递作用在车轮和车身之间的一切力和力矩，并且缓和由不平路面传给车身的冲击载荷、衰减由此引起的振动、保证乘员的舒适性、减小货物和车辆本身的动载荷。
悬架与汽车的多种使用性能有关，为满足这些性能，悬架系统必须能满足这些性能的要求: 首先，悬架系统要保证汽车有良好的行驶平顺性。
其次，悬架要保证车身和车轮在共振区的振幅小，振动衰减快。
再次，要能保证汽车有良好的操纵稳定性。
1.2汽车悬架系统的组成汽车悬架包括弹性元件，减振器和传力装置等三部分，这三部分分别起缓冲，减振和力的传递作用。
弹性元件用力传递垂向力，并缓和由路面不平度引起的冲击和振动,它只承受垂直载荷，缓和及抑制不平路面对车体的冲击，具有占用空间小，质量小，无需润滑的优点，但由于本身没有摩擦而没有减振作用。
减振器指液力减振器，是为了加速衰减车身的振动，它是悬架机构中最精密和复杂的机械件。
传力装置是指车架的上下摆臂等*形刚架、转向节等元件，用来传递纵向力，侧向力及力矩，并保证车轮相对于车架(或车身)有确定的相对运动规律。
1.3 汽车悬架系统的分类因为理想的悬架应在不同的使用条件下具有不同的弹簧风度和减振器阻尼，这样既能满足行驶平顺性要求又能满足操纵稳定性要求。
汽车电控半主动悬架根据可控阻尼减振器可以分为两种：（1）机械式可变阻尼减振器：传统的可变阻尼减振器悬架系统是用机械式的可控阀来实现的，它是通过电子控制器控制减振器中的电磁阀来调节阻尼（2）磁流体可控阻尼减振器：这种可控阻尼减振器是通过控制阻尼介质中的磁场达到调节阻尼介质的流体特性，从而达到控制阻尼的目的。
1．4本课程设计的主要内容电子控制悬架系统能根据不同的路面状况、载重量、车速等控制悬架系统的刚度和减振器的阻尼，也可以调节车身高度以提高车辆的通过性。
本设计的主要任务就是利用单片机控制汽车悬架系统振幅在一定的范围之内，此悬架系统振幅控制器应该具备以下功能：(1)能根据汽车的运行状态调节汽车的振幅。
(2)要求该控制器结构简单，控制方便。
(3)当检测到振幅超过15mm时，在控制器面板上给予报警显示。
本次课程设计的悬架系统为半主动悬架，以AT89C51单片机为微处理器，压电式加速度传感器用以检测车身的振幅大小，并将其转化为电压值，由于此信号比较微弱，故在其后端增加一运放处理电路，然后通过ADC0809采集运放所输出的信号数据，运用精确控制的数字PID算法驱动步进电机调节减振器的阻尼器以控制汽车的车身刚度大小，以满足乘坐舒适性要求。
2 汽车悬架系统振幅控制器总体方案设计2．1 汽车悬架系统振幅控制器的基本工作原理电子控制半主动悬架系统由传感器与开关、控制单元、执行元件等电子器件组成。
传感器和开关将路面输入的模拟信号转换为数字信号传送给控制单元ECU ，控制单元ECU 将传感器输入的电信号进行分析处理后输出控制信号给执行元件，执行元件的机械动作改变减振器的阻尼。
工作原理如图1。
主动悬架系统的基本工作原理是：传感器将采集的反映悬架振动幅度的信号传给控制器，控制器控制主动悬架的力发生器，产生控制力控制车身的振动，从而大大提高了车辆的平顺性等性能。
半主动悬架系统基本工作原理是：用可调弹簧或可调阻尼元件组成悬架，并根据悬架的振动响应等反馈信号，按照一定的调节规律调节车辆悬架系统的刚度或阻尼状态，提高车辆的行驶平顺性和安全性。
2．2汽车悬架系统振幅控制器的结构在具体设计过程中通过分析和考虑控制器的性能和要求，因此，在进行硬件电路设计的时候，为了达到控制悬架系统振幅的目的，采取如图2的控制系统结构框图： 信号的放大处理 压电式加速度传感器收集信息 将信号送至A/D 转换器 ECU 处理器步进电机驱动电路调整步进电机转速 控制悬架系统的阻尼器 图1电控半主动悬架系统的结构及基本的工作原理汽车在运动过程中由于受到路面的冲击，即给车身一个输入信号，通过车身压电式垂直加速度传感器获取车身振动信号，通过一系列的数据采集和处理，使其离散化，此离散信号最终被送至ECU微处理器，经过数字PID的调节作用，使其输出控制信号以控制步进电机，由此控制步进电机的转速大小，从而控制阻尼孔开口的大小，最终控制车身振幅使其在一定的范围之内。
在比例环节中其输出随着偏差的增大而增大，并且比系数Kp越大，系统的动态响应时间就越长，极易引起系统的不稳定。
并且比例环节存在静差，无法消除；在积分环节中，积分调节的作用在于偏差存在的情况下，当偏差消失后，积分调节不起作用，从而使系统迅速稳定，即积分环节可以消除静差。
另外，积分调节作用的快慢与积分时间常数Ti有关，积分时间常数越大，其调节作用起慢，积分时间常数越小，其调节作用越明显；在微分环节中,其调节作用仅在于偏差出现的那一时刻，其后无论偏差有多大，微分调节便不起任何作用。
其最大的特点就是调节速度快，能够快速调节系统，减少系统的调整时间。
因此当出现偏差时，只要通过实验确定好比例调节系统Kp，积分时间常数Ti和微分时间常数Td后，当系统由于惯性作用或一些干扰信号的作用使系统出现偏差时，开始通过比例和微分调节，系统便能够迅速的作出响应，即系统的动态响应快，最后通过积分的作用消除静差，使系统趋于稳定。
图2悬架控制系统的结构框图2．3汽车悬架系统振幅控制器设计方案论证（1）方案一：本方案采用单片机8031为微处理器，压电式加速度传感器，A/D模数转换芯片采用12位的逐次逼近型AD574，执行机构采用电压型输出控制的直流电机，单片机输出的控制信号的处理采用DAC0809处理芯片。
（2）方案二：本方案采用ATMEL公司的51系列单片AT89C51，压电式加速度传感器，采用A/D模数转换采用8位的逐次逼近型的ADC0809，执行机构采用脉冲控制的三相步进电机。
通过比较分析，本设计采取方案二，从处理器角度看，AT89C51功能更加完善，亦不需要存储器的扩展，使用方便；从控制系统的要求来看，本次设计采用8位的A/D模数转换器即可符合要求，如采用12位的A/D，价格会比较昂贵，会增加控制器的开发成本；从执行机构的角度来看，步进电机控制方便，精确度高，单片机输出的控制信号通过驱动电路便可驱动电机，若采用直流电机还需要增设D/A芯片及其接口电路，减少了不必要的麻烦。
2．4汽车悬架系统振幅控制器设计总流程图此系统方案的设计过程如图3所示，在充分明确设计的功能和要求下，细化设计的工作任务，其包含硬件部分和软件部分。
（1）在系统硬件部分中，通过分析，确定控制器所要求的各类芯片，包括单片机的型号，A/D模数转换器，以及执行机构电机（步进电机和直流电机）的选取等，细化各部件的设计过程，然后绘制电路草图，确认无误后便可用计算机软件protel绘制电路原理图，最后通过电气规则检查来判断电路设计的正确情况。
（2）在系统软件部分中，根据硬件电路部分明确软件的主体设计思想，以程序流程图的形式表达。
以流程图为设计思路，用相关编程软件进行图3悬架系统设计总流程图程序的设计（如Keil），通过反复的调试程序直至其正确。
3汽车悬架系统振幅控制器的硬件设计过程3．1控制器主要芯片的选择3．1．1单片机控制芯片的选择：8031：此单片机为MCS-51系列的基本典型产品，其内部包括一个8位CPU、128个字节RAM，21个SFR，4个8位I/O口，2个16位定时/计数器。
AT89C51：此单片机为ATMEL公司的51系列单片机，除具有MCS-51系列的基本功能外，增加了4K的flash闪存，并且具有6个中断源和一个UART串口。
从8031和AT89C51的对比中可以看出，AT89C51具有更高的性能，且不需要扩展程序存储器，使用方便，且具有flash闪存，可以方便的擦除和改写程序，故本次设计采用AT89C51为控制芯片。
3．1．2电机的选择：现在市场上的电机型号多种多样，但是总的来说可以分为直流电机和步进电机两种，电机作为一种微机控制系统中常用的执行元件，无论是哪一种在特定的场合，特定的工作环境下，要求不尽相同，各有其特点：直流电机可以分为电压驱动的和电流驱动的电机，只要控制输出的电流或电压的大小便可以方便地控制直流电机的转动速度，亦很容易实现其正反控制。
步进电机的惯性相对比较小，因而能够做到快速的启动和停止，定位精度非常高，不会由于是旋转量的变量而产生误差积累，此外，它的输入信号为一个周期的脉冲电流，即微处理器输出的控制信号通过电机驱动电路可以直接驱动步进电机使其按照特定的规律转动。