（全套CAD）汽車側向穩定性控制器的設計（終稿）㊣精品文檔值得下載

（全套CAD）汽車側向穩定性控制器的設計（終稿）

面技術的領先者，無論是還是更先進的系統，技術上都直處于領先地位，為國際大多數汽車廠商供應系統。年，博世成為首家把投入量產的公司，早在年，博世的工程師就通過優化的控制系統來增強車輛在全力制動時的穩定性，博世在年注冊了相關的專利，年博世同戴姆勒克萊斯勒公司開始聯合開發該項目基地。年月電子穩定控制系統開始批量生產。同年，成功用于梅賽德斯奔馳汽車的級車型上。在接下來的數年里，博世不斷優化的設計使得開始廣泛占領了轎車市場。目前，全球有家汽車零部件制造商生產，他們是德國的博世，日本電裝，日本愛信精工，德國大陸,美國德爾福，美國。國內汽車穩定性控制的研究還處在起步階段，只有少數學者從事控制方法的仿真研究，而且由于缺少試驗條件，研究還不十分深入，現在吉林大學清華大學上海交大西北工大等高校和中國重汽集團上海匯眾汽車制造公司等企業也在開展相關的研究工作。.研究內容本次研究的內容為汽車側向穩定性控制器的設計，主要研究內容如下研究汽車側向穩定性控制器的硬件結構和工作原理，了解各個傳感器橫擺角速度傳感器車速傳感器車輪角速度傳感器方向盤轉角傳感器執行器泵電磁閥的功能驅動方法電壓電流頻率范圍等。根據設計要求和硬件條件，設計合適的擴展電路，針對汽車側向穩定性控制器的設計要求，設計以單片機為核心的側向穩定性控制系統，編寫控制程序。開發完成軟件和硬件控制器,進行技術指標的針對性的試驗。第章側向穩定性控制器的結構原理和控制方法.汽車側向穩定性控制器的結構組成圖.側向穩定性控制器結構組成控制器主要包括三部分信號輸入計算控制響應輸出三部分。信號輸入包括前輪或方向盤轉角信號橫擺角速度信號側向角速度信號個車輪轉速信號主缸壓力信號等。計算控制部分主要由飛思卡爾單片機處理信號輸入，做出分析，然后判斷輸出，達到控制的目的。輸出響應部分包括個增壓閥常開個減壓閥常閉個吸入閥常閉個隔離法常開個吸入泵個電機。汽車,側向,穩定性,控制器,設計,畢業設計,全套,圖紙基于汽車主動制動側向穩定系控制系統，使用的是汽車實際橫擺角速度與駕駛員期望值的差值來判定汽車的穩態，同時引入了車輛質心側偏角與經驗值進行比較得到了另個關于汽車轉彎穩定的安全系數，希望由此改善和提高汽車在轉彎過程中的操縱穩定性。側向穩定性控制系統判定車身狀態不穩定時，可能是轉向不足或者是轉向過多。當轉向不足時系統將制動內側后輪，轉向嚴重不足時，同時制動多個車輪當出現轉向過多時，系統將制動外側車輪，從而穩定車輛，保證駕駛員和乘客的安全。為了提高汽車側向穩定性控制這個目標，在控制過程中使用了汽車輪速傳感器方向盤轉角傳感器橫擺角和傳感儀等信號源，控制部分包括制動增壓電機兩個吸入電磁閥兩個隔離電磁閥四個車輪的增壓和減壓電磁閥。通過相關算法，初步確定汽車穩定和各個信號之間的關系，并實現側向穩定性的初步控制。關鍵詞側向穩定性橫擺角轉向不足轉向過多制動電磁閥章緒論.側向穩定性控制器的研究意義.側向穩定性控制器的優點.國內外的現狀.研究內容第章側向穩定性控制器的結構原理和控制方法.汽車側向穩定性控制器的結構組成汽車側向穩定性控制系統的工作原理側向穩定性控制車輪制動原理質心側偏角速度與汽車穩定性控制的聯系橫擺角與汽車穩定性控制的聯系.橫擺角速度質心側偏角與汽車穩定性的控制策略閥門值和的確定.控制算法設定占空比.本章小結第章硬件系統的選擇與設計.控制器硬件系統概要.傳感器的選擇與電路設計輪速傳感器的選擇與電路設計方向盤轉角傳感器的選擇橫擺角和傳感器總成的選擇.液壓電磁閥回路系統液壓控制單元結構液壓電磁閥控制回路驅動電路的設計驅動電路圖.飛思卡爾單片機飛思卡爾芯片轉化模塊特點的主要特點.本章小結第章軟件設計.軟件設計總體思路.方向盤轉角前輪轉角信號的采集.橫擺角信號與側向加速度信號的采集.輪速信號采集.寄存器設置.判斷穩定系控制程序的編寫.本章小結第章實驗與分析.程序的下載.測試和.側向穩定性控制的實驗.實驗分析和結論.本章小結結論參考文獻致謝第章緒論.側向穩定性控制器的研究意義在汽車數量急劇增長的今天，汽車安全性能越來中重要了，隨著汽車使用率的增加，汽車交通事故率也隨之直線上升。在很多重大交通事故中，車輛往往由于在極端環境下車輪失去與地面的附著力而導致失控。例如在緊急避讓過程中，突然遇到濕滑油污路面，或者在過彎當中車速過快而導致的轉向不足和轉向過度，都有可能讓車輛失控。側向穩定性控制器通過傳感器得知車輛的抱死情況車輛的橫擺慣量簡單理解為車身傾側的程度，當車輛出現失控趨勢時，對特定的車輪給予額外的制運力，甚至通過調整車輛的牽引力，務求以最大的程度保持住車輪的附著力。在側向穩定性控制器的默模數轉換器脈寬調制模塊控制器。飛思卡爾芯片轉化模塊特點位精度,位單次轉換時間.采樣緩沖放大器可編程采樣時間左右對齊,有符號無符號結果數據外部觸發控制轉換完成中斷模擬輸入通道復用模擬數字輸入引腳復用到轉換序列長度連續轉換模式多通道掃描方式。模塊有模擬量前端模擬量轉換控制部分及結果存儲等四部分組成。其中模擬前端包括多路轉換開關采樣緩沖器放大器等，結果存儲部分主要有個位的存儲器和反映工作狀態的若干標志位。飛思卡爾單片機的調制波有個輸出通道，每個輸出通道都可以獨立的進行輸出。每個輸出通道都有個精確的計數器計算脈沖的個數，個周期控制寄存器和兩個可供選擇的時鐘源。每個輸出通道都能調制出占空比從變化的波形。的主要特點它有個獨立的輸出通道，并且通過編程可控制其輸出波形的周期。每個輸出通道都有個精確的計數器。每個通道的輸出使能都可以由編程來控制。輸出波形的翻轉控制可以通過編程來實現。周期和脈寬可以被雙緩沖。當通道關閉或計數器為時，改變周期和脈寬才起作用。字節或字節的通道協議。有個時鐘源可供選擇，他們提供了個寬范圍的時鐘頻率。通過編程可以實現希望的時鐘周期。具有遇到緊急情況關閉程序的功能。每個通道都可以通過編程實現左對齊輸出還是居中對齊輸出。寄存器的設置禁止選擇時鐘，選擇極性選擇對齊方式選擇占空比和周期，使能.本章小結本章主要介紹了控制器的硬件部分的選擇和結構原理，控制器的硬件部分包括信號輸入部分，信號處理部分和執行器三部分，還介紹了自主設計和制作的電路。軸的橫擺運動。此外，汽車的側向加速度限定在.以下，忽略左右輪胎的因載荷不同變化而引起的輪胎特性變化以及輪胎的回正力矩。因此，可以說把汽車簡化為摩托車的模型，整個系統概括為個由前后兩個有側向彈性輪的輪胎支撐地面，具有側向及橫擺運動的二自由度的汽車模型。如下圖.圖.二自由度汽車模型通過二自由度汽車模型，引入理想橫擺角速度.理想橫擺角速度，單位參考車速,單位前輪轉角，單位軸距，單位，在這里取.系數取值范圍.其中方向盤轉速與輪速之間的轉換可認為是理想的，忽略方向轉角與前輪轉角的差值，橫擺角速度直接表征的量就是汽車的轉向不足與轉向過多,如果定義汽車實際的橫擺角速度為,用實際橫擺角速度與理想橫擺角速度的差值公式如下.定義橫擺角速度向左為正，向右為負。.橫擺角速度質心側偏角與汽車穩定性的控制策略在控制中，設置橫擺角速度閥門值為和,質心側偏角速度的閥門值設定為和，控制策略如下表.。表.控制策略參考變量控制策略右前右后左前左后小增小增小增大增小增小增小增小增大增小增小增小增小增小增小增小增大增小增小增大增小增小增小增小增大增大增大增大增閥門值和的確定通過查閱想過資料，得出橫擺角速度與時間的關系。由下圖可以看出，在橫擺角速度在時，可以作為汽車側向穩定性控制的個門限值。圖.橫擺角速度與時間的關系質心側偏角速度為.時是控制的個閥門值，當質心側角速度超過.還不給予控制超過時間后，汽車的可能性能極大的降低了，因此設定的閥門值為.。如下圖.圖.質心側偏角速度與時間的關系圖.質心側偏角速度和橫擺角速度由上圖.可以看出，質心側偏角速度和橫擺角速度有密切的聯系，這兩者同時控制，將極大的提高汽車的安全性能和可控性能。因此同時控制橫擺角速度和質心側偏角速度是正確的選擇。.控制算法設定占空比在汽車行駛過程中，車速與汽車的側向穩定性有很大的關系，基本呈線性上升，簡而言之，汽車的速度越高，汽車失去穩定性控制的機會就越大。因此要求在汽車高速行駛時，對汽車的控制更加快和準，而在汽車低速時，對駕駛員而言，控制可以相對較慢，如果高占空比高頻控制，可能降低汽車的舒適性，因此設定占空比和車速成線性控制，在控制算法中稱為比例控制。具體控制流程如下圖.圖.車速控制流程圖具體公式如下.在初始時為，的初始值也為，在控制算法完成后，將本周期的賦值給，同時汽車側向穩定性控制系統的工作原理汽車穩定性控制系統的根據方向盤轉角傳感器和車速信號，通過計算來判斷駕駛員的駕駛意圖，計算出理想的車輛運行狀態值。根據檢測得到的實際車輛狀態與理想車輛狀態的誤差，通過定的控制邏輯計算出可以使車輛恢復穩定的汽車橫擺力矩，然后通過控制液壓調節器的電磁閥開關動作調節制動系統各制動輪缸的壓力來實現所需要的汽車橫擺力矩。改變后的車輛運行狀態由傳感器測量到，然后再進行下循環的控制，從而使汽車保持穩定。這就是汽車穩定控制的般工作原理。下面以在低附著路面上緊急換道時的情況為例進行詳細說明。圖.和圖.分別為不施加穩定性控制和施加穩定性控制時車輛的運行情況。圖.中，為汽車直線行駛，沒有施加穩定性控制的車輛駕駛員向左打方向盤進行換道操作，由于路面的摩擦系數不能提供足夠的側向力，于是在位置時發生了過度轉向。這時車輛急速沿逆時針方向旋轉，為了彌補這種過度轉向，駕駛員在位置時向右急打方向盤作為補償，由于補償過度車輛又在位置時發生了過度轉向，使得車輛急速沿順時針方向旋轉。由于此時車輛的質心側偏角很大，駕駛員通過方向盤對車輛的控制效果不明顯，從而引起慌亂，于是車輛失去控制而甩出。圖.不施加汽車穩定控制的車輛在低附著路面上緊急換道由圖.中可以看出，施加穩定性控制的車輛駕駛員向左打方向盤進行換道操作，同樣在位置時發生了過度轉向，汽車穩定控制系統檢測到車輛發生了不穩定狀態，于是通過對液壓調節器的調節使車輛產生抵消當前過度轉向趨勢的沿順時針方向的橫擺力矩，使車輛盡量按照駕駛員的操作來運行。在位置時駕駛員向右打方向盤完成換道操作，在位置時又發生了不穩定情況，汽車穩定控制系統通過施加逆時針方向的汽車橫擺力矩糾正了不穩定趨勢。因此，盡管路面附著系數比較低，但在汽車穩定控制系統的輔助下車輛還是比較好地依照駕駛員的意圖完成了換道操作?？梢?，汽車穩定控制在保障汽車穩定方面具有很大的優勢。般認為，安裝汽車穩定控制系統相對于沒有安裝在以下幾種情況下具有明顯效果緊急移線或在低附著路面上移線移線過程中突然制動在幅值很大的方向盤轉角下連續躲避障礙轉向時伴隨著加速或制動。圖.施加汽車穩定控制的車輛在低附著路面上緊急換道如上所述，當汽車行駛在路面摩擦系數較低或者緊急轉向時是汽車最容易發生交通事故的工況，汽車穩定控制系統在這些比較極端的工況下具有明顯的控制效果，因而可以大大提高汽車的主動安全性。側向穩定性控制車輪制動原理如圖．所示默默工作下，車輛遇到險情時往往能夠化險為夷。對于普通駕駛者而言，側向穩定性控制器顯得格外重要。當汽車進行蛇形線路測試的時候就可以有效避免汽車的翻轉。側向穩定性控制系統不僅僅是在干燥路面上提高了汽車的穩定性，還可以在路面附著性比較差的時候，諸如結冰濕滑，以及碎石等情況下起作用。在上述不利狀況下，車輪與路面之問的附著力降低，即使是最好的駕駛員也很難將高速行駛的汽車保持在