毕业设计（论文）任务书 |
学生姓名 |
| 系部 | 汽车与交通工程 学院 | 专业、班级 |
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指导教师姓名 |
| 职称 | 教授 | 从事 专业 | 车辆工程 | 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，ESP 就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。ESP不仅仅只是制动车轮，还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(Elect ronic St abilit y Program，ESP)是防抱死制动系统ABS、驱动防滑控制系统ASR、电子制动力分配系统EBD、牵引力控制系统TCS 和主动车身横摆控制系统，ESP极大的为汽车行驶安全护航保驾，能有效减少汽车在雨、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ABS泵电磁阀的开启和关闭，来实现汽车在各种路况的稳态行驶。 |
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ESP基本功能； 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。
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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1~2周 （2）确定控制算法策略第3~4周 （3）硬件进行设计及电路的设计与制作第5~7周 （4）用单片机和C语言进行软件编程第8~11周 （5）进行实验分析第12~13周 （6）毕业论文总结、评阅、审核及修改不足第14~16周 （7）为毕业论文答辩做准备及答辩第17周
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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ESP四通的理论分析》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ESP控制系统研究》 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C51程序设计》 谢维成 杨加国 主编 清华大学出版社
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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 |
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
ABSTRACT
Active braking lateral stability based on cars, use of control system is car actual yaw-rate expectations and drivers to determine the difference in value of car, and introduced the steady-state traffic PianJiao and experience value centroid side got another comparison about turning a stable security coefficient car, hope this improvement and improve automobile in turning process manipulation stability.
Lateral stability control system determine body state unstable, may be understeering or move on to too much. When understeer medial rear brake system when will seriously insufficient, steering wheel, and braking when more than; When there is too much, the system will be steering wheels, and brake lateral stability vehicles, ensure the safety of drivers and passengers.
In order to improve the car lateral stability control this goal, in process control the automobile wheel speed sensors will be uesd, steering wheel Angle sensor, yaw angles and G sensing devices such as signal source, the control part includes braking pressurization motor, two inhaled solenoid valve, two separate solenoid valve, four wheels of intensification and decompression solenoid valves. Through the related algorithm, preliminarily determined each signal car stability and the relationship between the lateral stability, and realize the preliminary control.
Key words: Lateral stability; Yaw angles; Understeer; Steering overmuch; Braking; Electromagnetic valve
目 录
摘 要I
ABSTRACTII
第1章 绪论1
1.1侧向稳定性控制器的研究意义1
1.2 侧向稳定性控制器的优点1
1.3 国内、外的现状2
1.4 研究内容2
第2章 侧向稳定性控制器的结构原理和控制方法4
2.1 汽车侧向稳定性控制器的结构组成4
2.1.1汽车侧向稳定性控制系统的工作原理4
2.1.2 侧向稳定性控制车轮制动原理6
2.1.3质心侧偏角速度与汽车稳定性控制的联系6
2.1.4横摆角与汽车稳定性控制的联系7
2.2横摆角速度、质心侧偏角与汽车稳定性的控制策略8
2.2.1阀门值和Y+、Y-的确定9
2.3 控制算法设定占空比11
2.4 本章小结11
第3章 硬件系统的选择与设计12
3.1 控制器硬件系统概要12
3.2传感器的选择与电路设计13
3.2.1轮速传感器的选择与电路设计13
3.2.2 方向盘转角传感器的选择14
3.2.3横摆角和G传感器总成的选择15
3.3液压电磁阀回路系统15
3.3.1液压控制单元结构15
3.3.2液压电磁阀控制回路16
3.3.3驱动电路的设计17
3.3.4驱动电路图18
3.4飞思卡尔MC9S12XS128单片机18
3.4.1飞思卡尔S12芯片A/D转化模块特点：19
3.4.2 PWM的主要特点19
3.5 本章小结20
第4章 软件设计21
4.1 软件设计总体思路21
4.2方向盘转角（前轮转角）信号的采集22
4.3横摆角信号与侧向加速度信号的采集22
4.4 轮速信号采集23
4.5 PWM寄存器设置24
4.6判断稳定系控制程序的编写25
4.7 本章小结28
第5章 实验与分析29
5.1程序的下载29
5.2测试A/D、PWM和I/O32
5.3 侧向稳定性控制的实验32
5.4 实验分析和结论34
5.5 本章小结35
结 论36
参考文献37
致 谢38
附 录39
附录A 外文文献39
附录B 外文文献中文翻译45
附录C 程序50
第1章 绪论
1.1侧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。
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