汽车侧向稳定性控制器的设计【含CAD图纸优秀毕业课程设计论文】

购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 汽车侧向稳定性控制器的设计 院系名称： 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 职 称： 二 *年 *月 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 毕业设计题目审定表 指导教师姓名 职称 从事 专业 是否外聘 是否 题目名称 汽车侧向稳定性控制器的设计 课题适用专业 车辆工程 课题类型 设计 课题简介：本课题主要研究汽车侧向稳定性的控制，主要基于现有的 控制内容进行设计和制作，现有的主要设备是北京现代的 ，其他设备需要足部完善。就目前国际形势来看，主要由博世等世界著名汽车电器制造公司设计和生产制造汽车侧向稳定性控制器，目前国内做此类设计的公司暂时空缺，全国有部分大学从事了侧向稳定性控制器的研究，为此，我们学校额不例外，特出此题。本设计的主要类容有控制器的设计和控制器的原件的选择，主要是基于横摆角速度展开相关侧向稳定性控制。本设计主要包 括执行器的控制，信号的采集，信号的处理，和相关的控制理论和控制算法等。 指导教师签字： 年 月 日 教 研 室 意 见 1 选题与专业培养目标的符合度 好 较好 一般 较差 2 对学生能力培养及全面训练的程度 好 较好 一般 较差 3 选题与生产、科研、实验室建设等实际的结合程度 好 较好 一般 较差 4 论文选题的理论意义或实际价值 好 较好 一般 较差 5 课题预计工作量 较大 适中 较小 6 课题预计难易程度 较难 一般 较易 教研室主任签字： 年 月 日 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 系（部）教学指导委员会意见： 负责人签字： 年 月 日 毕业设计（论文）任务书 学生姓名 系部 专业、班级 指导教师姓名 职称 从事 专业 是否 外聘 是否 题目名称 汽车侧向稳定性控制器的设计 一、设计目的、意义 目的： 在追求安全与动力性越来越高的当今社会，汽车智能制动器扮演了越来越重要的角色，当车辆有侧滑的危险，或者转向不足时， 会分别对每个车轮施加不同的制动力，就如车辆拥有四个制动踏板。 能够主动干预发动机。驾驶者只要做出正确的转向操作即可。 意义 : 汽车侧向 稳定系统或动态偏航稳定控制系统 (t y 防抱死制动系统 驱动防滑控制系统 电子制动力分配系统 牵引力控制系统 主动车身横摆控制系统， 有效减少汽车在雨、雪、泥、沙、冰等易滑路段的安全行驶 二、设计内容、技术要求（研究方法） 设计的主要内容：参照同类硬件与软件系统，分析原理与优缺点，查阅资料，完成设计方向的认识和确定，参考同类控制器，完成主要技术参数的设定。 设计的主要技术要求：利用现有的器材 (轮速传感器、车速传感器、方向盘转角传感器、汽车横摆角速度传感器 )，自备单片机控制系统。利用单片机控制 电磁阀的开启和关闭，来实 现汽车在各种路况的稳态行驶。 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 三、设计完成后应提交的成果 1、完成设计说明书 2 万字以上； 2、完成单片机编程，程序完成 本功能； 3、制作基本电路，完成硬件之间的正确链接； 4、调试软件与硬件，做出初步实验数据； 5、分析实验数据，证明设计是合理。 四、设计 进度安排 （ 1） 熟悉任务书，了解相关信息，准备资料，填写开题报告 第 12 周 （ 2）确定控制算法策略 第 34 周 （ 3）硬件进行设计 及电路的设计与 制作 第 57 周 （ 4） 用单片机和 C 语言进行软件编程 第 811 周 （ 5）进行实验分析 第 1213 周 （ 6） 毕业论文总结、评阅、审核及修改不足 第 1416 周 （ 7）为 毕业论文答辩做准备及答辩 第 17 周 五、主要参考资料 1、 基于直接衡摆力矩控制的汽车稳定性控制策略 宗长福 郑宇 田承伟 潘钊 董益亮 吉林大学学报（工业版） 2008 年 9月第 38卷第 5期 2、基于嵌入式系统的汽车稳定性控制器的开发和研究 韩安 东南大学硕士论文 指导教师 陈楠 3、车辆动力学稳定性系统综合反馈控制仿真 欧健 房占鹏 重庆理工大学 拖拉机与农用运输车 第 37卷第 3期 2010年 6月 4、车辆横摆稳定控制系统建模及控制方法研究 李强 硕士论文 哈尔滨工业大学 2009 年 6月 5、波许 通的理论分析 陈胜金 李法宗 黄妙华 武汉理工大学汽车工程学院 汽车技术 2004年第二期 6、基于直接横摆力矩控制的汽车 唐耀鹏 长安大学说是学位论文 2009 年 5月 7、单片机原理及接口技术 徐煜明 韩雁 主编 电子工业出版社 8、单片机原理与应用及 谢维成 杨加国 主编 清华大学出版社 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 六、备注 自学单片机编程与应用软件。 指导教师签字： 年 月 日 教研室主任签字： 年 月 日 毕业设 计开题报告 学生姓名 系部 专业、班级 指导教师姓名 职称 从事 专业 是否外聘 是 否 题目名称 汽车侧向稳定性控制器的设计 一、 课题研究 现状、 选题 目的 和意义 （一）研究现状 汽车侧向稳定性控制器的研究是从 始的。 0世纪 80年 代开始得到广泛应用，目前在国外已经发展成为一种非常成熟的技术。国内对 研究始于 80 年代初，国内研制 单位主要有东风汽车公司、交通部重庆公路研究所、重庆宏安 限公司、陕西兴平 514 厂、西安公路学院等单位和部门。东风汽车公司从 80 年代初就开始研究 较早研究 厂家之一，现研究工作的主要目标是对国外的产品进行消化吸收，如将德国瓦布科公司的 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 重庆公路研究所相继开发出了两代 一代 用了 280芯片。第二代 型，该装置的 处理器采用了美国 司的 96 系列 8098 单片机，但距离满足实际应用仍有一定的差距。 1998年，重庆聚能汽车技术有限公司在国内首家推出适合中国国情的电子式 已达到年产 50万套的生产能力，是我国国内最大的 电子稳定程序 90 年代初由德国奔驰公司开发的车辆稳定系统。从 1995 年至今，伴随着理论研究的不断深入和电子技 术的发展，汽车稳定性控制得到了很大的发展，并开始作为选装件安装在一些中高档轿车上。德国 论是 还是更先进的 统，技术上都一直处于领先地位，为国际大多数汽车厂商供应 1995年，博世成为首家把 在 1983年，博世的工程师就通过优化的 制系统来增强车辆在全力制动时的稳定性，博世在 1987 年注册了相关的专利， 1991 年博 世同戴姆勒 1995年3月电子稳定控制系统开始批量生产。同年， 功用于梅赛德斯 级车型上。在接下来的数年里，博世不断优化 目前，全球有 6家汽车零部件制造商生产 们是德国的博世，日本电装，日本爱信精工，德国大陆 国德尔福，美国 国内汽车稳定性控制的研究还处在起步阶段，只有少数学者从事控制方法的仿真研究，而且由于缺少试验条件，研究还不十分深入，现在吉林大学、清华大学、上海交大、西北工大 等高校和中国重汽集团、上海大众汽车制造公司等企业也在开展相关的研究工作。东南大学车辆工程系对 用 （二）选题的目的、意义 由于中国在汽车电子方面起步较晚，大多汽车电子控制系统都是借鉴或者直接引用外国的产品和技术，因此我们的设计基本都处在模仿的阶段。本次课题就是基于单片机、横摆角速度传感仪，车轮角速度传感仪、车速传感器等，实现 通过查看汽车事故原因的统计和分析结果不难发现，很多重大交通事故中， 车辆往往由于在极端环境下车轮失去与地面的附着力而导致失控，例如在紧急避让过程中，突然遇到湿滑、油污路面，或者在过弯当中车速过快而导致的转向不足和转向过度，都有可能让车辆失控。如果汽车装有汽车侧向稳定性控制器（ ,将会大大减少汽车事故发生率，极大的提高汽车在各种路况下的安全行驶性能。 子稳定系统 )通过传感器得知车辆的抱死情况、车辆的横摆惯量 (简单理解为车身倾侧的程度 )，当车辆出现失控趋势时，对特定的车轮给予 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 额外的制运力，甚至通过调整车辆的牵引力，务求以最大的程度保持住车轮的附着力。在默默 工作下，车辆遇到险情时往往能够化险为夷。对于普通驾驶者而言， 然显得格外重要。 当汽车进行蛇形线路测试的时候就可以有效避免汽车的翻转。 统不仅仅是在干燥路面上提高了汽车的稳定性，还可以在路面附着性比较差的时候，诸如结冰、湿滑，以及碎石等情况下起作用。在上述不利状况下，车轮与路面之问的附着力降低，即使是最好的驾驶员也很难将高速行驶的汽车保持在预定的路线上，汽车容易发生侧滑和跑偏，失去方向稳定性，甚至在急转弯的时候发生翻车事故，这时就需要一个可靠的汽车侧向稳定性控制器（ 为驾驶员和乘客的安 全保驾护航了。 二、设计（论文） 的基本内容 、 拟解决的主要问题 （一）研究的基本内容 1、研究 汽车侧向稳定性控制器 的 硬件 结构和 软件 驱动原理 ，了解各个传感器（横摆角速度传感器、车速传感器、车轮角速度传感器、方向盘转角传感器）、执行器（ 电磁阀）的功能、驱动方法（电压、电流、频率范围）等。 2、 设计合适的系统扩展电路，计算各个传感器和单片机的接口电路并且制作电路。 3、针对汽车 侧向稳定性控制器的设计要求， 设计以单片机为核心的 制动控制系统，编写控制程序。 4、开发完成 软件和硬件 控制器 ,进行技术指标的针对 性的 试验 。 （二）拟解决的主要问题 1、 对传感器与单片机接口电路的制作。 2、软件编程。 三、技术路线（研究方法） 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 、本次设计的主要技术指标： 适用于轻型车 ；利用横摆角速度、车速传感器、车轮角速度传感器等，利用差动制动实现汽车横摆力矩稳定性控制。 、硬件功能分析：车轮角速度传感器个，通过左右车轮角速度分析，得出左右车轮是否打滑，是否处于不同条件路面。横摆角和传感器总成（北京现代），判断汽车的侧向稳定性程度的一个指标。电子尺，判别汽车转 向，控制后单轮帮助矫正转向不足或者过多转向。车速传感器（霍尔原理），与车轮转角传感器做比较分析，判别车轮的滑移率。泵电磁阀，由电路控制开启和关闭，是制动压力增大或减小或者保持制动压力。软件功能，利用汇编语言完成传感器与执行器的联系，完成功能。 、各个传感器与单片机之间的连接电路的设计，做好限电压限电流的准备，保护单片机与传感器的功能与性能。 、把设计好驱动放大电路做成电路硬件。 、用万用表测量电路的各个接口端，看电路是否设计正确合理。 、设计软件设计的流程图。 1、确定本次设计 技术指标 2、完成功能指标的硬 件与软件分工 硬件 软件 3、传感器接口电路的设计 6、软件结构设计 4、传感器接口电路的制作 7、程序编制 5、硬件电路的测试 8、软件测试 9、 统测试与实验 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 四、进度安排 （ 1）熟悉任务书，准备资料，填写开题报告 第 12周（ 2月 28 日 3月 13日） （ 2）确定控制算法策略 第 34周（ 3月 14 日 3月 27日） （ 3）对硬件进行设计 及电路的设计与制作 第 56周（ 3月 28 日 4月 10日） （ 4） 用单片机和 第 712周（ 4月 11日 5月 22日） （ 5）进行实验 . 第 13周（ 5月 23 日 5月 29日） （ 6）指导老师 评阅、审核及修改不足 第 1416周（ 5月 30日 6月 19日） （ 7）毕业 设计 答辩 第 17周（ 6月 20 日 6月 26日） 五、 参考文献 1李朝青 M2005， (10). 2谢维成 ,杨加国 51 程序设计 M2006,(8). 3李涵武 ,赵雨旸 M2003,(9). 4王望予 M2004,(8). 5韩安 D2009,(4). 6宗长福 ,郑宇 ,田承伟 ,潘钊 ,董益亮 J吉林大学学报， 2008,(9). 7欧健 ,房占鹏 . 车辆动力学稳定性系统综合反馈控制仿真 J输车 ,2010,(6). 8陈胜金 ,李法宗 ,黄妙华 . 波许 J2004,(2). 9 李君车 辆 制系统快速开发研究 D上海交通大学 ,2002. 10杨妙梁 J万方数据， 2005，（ 1. 11赵林峰 ,陈无畏 ,秦 炜华 ,杨军 J肥 :合肥工业大学机械与汽车工程学院 ,2011:109 12谭刚平 ,赵龙庆 辑门限值控制策略研究 J,西南林学院学报 ,2006,(4):83 85. 13,D , J,1995. 14 ,邵贝贝译 uc/北京航空航天大学出版社 ,2005,115涂 志祥 究 D. 湖南 :长沙理工大学汽车与机械工程学院 , 2004: 4916王家辉 统半动态测试台架开发 D上海交通大学， 2004,3. 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 17郭宽有 J自然科学版 )， 2007,10:28六、备注 指导教师意见： 签字 : 年 月 日 目录 摘 要 . 1 . 2 第 1 章 绪论 . 3 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 向稳定性控制器的研究意义 . 3 向稳定性控制器的优点 . 3 内、外的现状 . 4 究内容 . 4 第 2 章 侧向稳定性控制器的结构原理和控制方法 . 6 车侧向稳定性控制器的结构组成 . 6 车侧向稳定性控制系统的工作原理 . 6 向稳定性控制车轮制动原理 . 8 心侧偏角速度与汽车稳 定性控制的联系 . 8 摆角与汽车稳定性控制的联系 . 9 摆角速度、质心侧偏角与汽车稳定性的控制策略 . 10 门值 和 Y+、 . 11 制算法设定占空比 . 13 章小结 . 13 第 3 章 硬件系统的选择与设计 . 14 制器硬件系统概要 . 14 感器的选择与电路设计 . 15 速传感器的选择与电路设计 . 15 向盘转角传感器的选择 . 16 摆角和 G 传感器总成的选择 . 17 压电磁阀回路系统 . 17 压控制单元结构 . 17 压电磁阀控制回路 . 18 动电路的设计 . 19 动电路图 . 20 思卡尔 片机 . 20 思卡尔 片 A/D 转化 模块特点： . 21 主要特点 . 21 章小结 . 22 第 4章 软件设计 . 23 件设计总体思路 . 23 向盘转角（前轮转角）信号的采集 . 24 摆角信号与侧向加速度信号的采集 . 24 速信号采集 . 25 存器设置 . 26 断稳定系控制程序的编写 . 27 章小结 . 30 第 5 章 实验与分析 . 31 序的下载 . 31 试 A/D、 I/O . 34 向稳定性控制的实验 . 34 验分析和结论 . 36 章小结 . 37 结 论 . 38 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 参考文献 . 39 致 谢 . 40 附 录 . 41 附录 A 外文文献 . 41 附录 B 外文文献中文翻译 . 47 附录 C 程序 . 52 购买设计文档后加 费领取图纸 1 摘 要 基于汽车主动制动侧向稳定系控制系统，使用的是汽车实际横摆角速度与驾驶员期望值的差值来判定汽车的稳态，同时引入了车辆质 心侧偏角与经验值进行比较得到了另个一关于汽车转弯稳定的安全系数，希望由此改善和提高汽车在转弯过程中的操纵稳定性。 侧向稳定性控制系统 判定 车身状态不稳定时，可能是转向不足或者是转向过多。当 转向不足 时系统将 制动内侧后轮， 转向严重不足时，同时制动多个车轮；当出现转向过多时，系统将制动外侧车轮， 从而稳定车辆 ，保证驾驶员和乘客的安全。 为了提高汽车侧向稳定性控制这个目标，在控制过程中使用了汽车轮速传感器、方向盘转角传感器、横摆角和 G 传感仪等信号源，控制部分包括制动增压电机、两个吸入电磁阀、两个隔离电磁阀、四个车轮的增 压和减压电磁阀。通过相关算法，初步确定汽车稳定和各个信号之间的关系，并实现侧向稳定性的初步控制。 关键词 ：侧向稳定性；横摆角；转向不足；转向过多；制动；电磁阀 购买设计文档后加 费领取图纸 2 on of is to in of a in be or on to is be of In to in be as of 购买设计文档后加 费领取图纸 3 第 1 章 绪论 向稳定性控制器的研究意义 在汽车数量急剧增长的今天，汽车安全性能越来中重要了，随着汽车使用率的增加，汽车交通事故率也随之直线上升。在很多重大交通事故中，车辆往往由于在极端环境下车轮失去与地面的附着力而导致失控。例如在紧急避让过程中，突然遇到湿滑、油污路面，或者在过弯当中车速过快而导致的转向不足和转向过度，都有可能让车辆失控。 侧向稳定性控制器通过传感器得知车辆的抱死情况、车辆的横摆惯量 (简单理解为车身倾侧的程度 )，当车辆出现失控趋势时，对特定的车轮给予额外的制运力，甚至通过调整车辆的 牵引力，务求以最大的程度保持住车轮的附着力。在侧向稳定性控制器的默默工作下，车辆遇到险情时往往能够化险为夷。对于普通驾驶者而言，侧向稳定性控制器显得格外重要。 当汽车进行蛇形线路测试的时候就可以有效避免汽车的翻转。侧向稳定性控制系统不仅仅是在干燥路面上提高了汽车的稳定性，还可以在路面附着性比较差的时候，诸如结冰、湿滑，以及碎石等情况下起作用。在上述不利状况下，车轮与路面之问的附着力降低，即使是最好的驾驶员也很难将高速行驶的汽车保持在预定的路线上，汽车容易发生侧滑和跑偏，失去方向稳定性，甚至在急转弯的时候发生 翻车事故，这时就需要侧向稳定性控制系统来拯救生命，减少、减轻意外交通事故的发生。 向稳定性控制器的优点 侧向稳定性控制 系统由控制单元及转向传感器（监测方向盘的转向角度）、车轮传感器（监测各个车轮的速度转动）、侧滑传感器（监测车体绕垂直轴线转动的状态）、横向加速度传感器（监测汽车转弯时的离心力）等组成。控制单元通过这些传感器的信号对车辆的运行状态进行判断，进而发出控制指令 ，侧向稳定性控制器能有效的增强了汽车的安全性能。 (1)能控制启动防滑，有效加速启动，在加速阶段使汽车得到最