【正文】 側(cè)向范圍和側(cè)向精度均可以達到設(shè)計要求，因此可以選用電子尺代替方向轉(zhuǎn)角傳感器和前輪轉(zhuǎn)角傳感器。 — +720176。 方向盤轉(zhuǎn)角傳感器 的選擇 在本設(shè)計當(dāng)中，使用電子尺測量轉(zhuǎn)向橫拉桿的位移測量，電子尺的采集信號為05V的電壓信號。 輪速信號轉(zhuǎn)換流程如下圖 ： 圖 輪速信號處理流程 為了提高測量輪速度精度，輪速信號處理電路應(yīng)具有如下功能： （ 1）將正弦波信號轉(zhuǎn)換為同頻率的方波信號時，方波的占空比應(yīng)當(dāng)適中； （ 2）由于振動，氣隙在一定范圍內(nèi)變動時，仍然能正確地進行波形變換； （ 3）電磁兼容性好，能抑制噪聲干擾。因此， 硬件 系統(tǒng)的電控單元通常是經(jīng)過專門的信號處理電路將傳感器正弦波信號轉(zhuǎn)換為同頻率的方波信號，通過檢測方波信號的頻率或周期來計算車輪的轉(zhuǎn)速。其結(jié)果是使磁通量周期地增減，在線圈 1 的兩端產(chǎn)生正比于磁通量增減速度的感應(yīng)電壓，并將該交流電壓信號輸送給電子控制器 。 輪速傳感器 是由永久磁鐵、磁極、線圈和齒圈組成。 傳感器的選擇與電路設(shè)計 輪速傳感器的選擇與電路設(shè)計 目前，測量車輪轉(zhuǎn)動速度的一般方法是將變磁阻式磁電傳感器安裝在車輪總成的非旋轉(zhuǎn)部分上，與隨車輪一起轉(zhuǎn)動的由導(dǎo)磁 材料制成的齒圈相對。（ 3）有多個時鐘功能，總線頻率 16MHZ。 BDM,用于連接電腦與單片機之間的通信，下載電腦的程序到單片機； 飛A/D I/O 筆記本電腦 BDM 飛思卡爾 S12XS128 單片機 信號放大除雜 橫向拉桿位移尺 橫擺角和 G 傳感儀 輪速傳感器 x4 控制信號 信號放大隔離電路 右吸入閥 左前輪減壓閥 左后輪減壓閥 右前輪減壓閥 右后輪減壓閥 左前輪增壓閥 右前輪增壓閥 左后輪增壓閥 右后輪增壓閥 左隔離閥 右隔離閥 左吸入閥 泵電機 13 思卡爾單片機，功能如下：（ 1）采集信號，有 16 路 A/D 轉(zhuǎn)換功能，可產(chǎn)生 8 位、 10位轉(zhuǎn)換結(jié)果，有 40路 I/O 輸入輸出端口。為第四章軟件編程做了鋪墊。 Kv 的初選值具體看第 4章程序設(shè)置。 具體控制 流程 如下 圖 ： 圖 車速控制 PWM流程圖 具體公式如下： 0uD u t y 2)VK v ( V=1 01 tyDD u t y ++ （ ） Duty2 在 初始時為 0， 0V 的初始值也為 0， 在控制算法完成后，將本周期的 Duty1賦值給 Duty2，同時將本周期的 1V 的結(jié)果賦值給 0V 。 11 控制算法設(shè)定占空比 在汽車行駛過程中，車速與汽車的側(cè)向穩(wěn)定性有很大的關(guān)系，基本呈線性上升，簡而言之，汽車的速度越高，汽車失去穩(wěn)定性控制的機會就越大。如下圖 圖 質(zhì)心側(cè)偏角速度與時間的關(guān)系 圖 質(zhì)心側(cè)偏角速度和橫擺角速度 由上圖 可以看出，質(zhì)心側(cè)偏角速度和橫擺角速度有密切的聯(lián)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。由下圖可以看出，在橫擺角速度在 1rad/s 時，可以作為汽車側(cè)向穩(wěn)定性控制的一個門限值。 橫擺角速度、質(zhì)心側(cè)偏角與汽車穩(wěn)定性的控制策略 在控制中，設(shè)置橫擺角速度閥門值為 Y+ 和 Y ,質(zhì)心側(cè)偏角速度 βΔ 的閥門值設(shè)定 9 為 +B和 B，控制策略如下表 。因此，可以說把汽車簡化為摩托車的模型 ，整個系統(tǒng)概括為：一個由前后兩個有側(cè)向彈性輪的輪胎支撐地面，具有側(cè)向及橫擺運動的二自由度的汽車模型。 為了方便控制，設(shè)計和分析中將忽略轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的影響，既方向盤的輸入角度到前輪的轉(zhuǎn)角，可以認(rèn)為是等效的，同時特定的認(rèn)為：汽車沿 x 軸的前進速度視為不變，汽車只有沿著 y軸的側(cè)向運動和繞著 z軸的橫擺運動。1β （ ） βΔ 是兩個相鄰控制周期質(zhì)心側(cè)偏角速度的差值， tΔ 是 ESP 控制的周期，在這里設(shè)置為 秒。質(zhì)心側(cè)偏角的定義方法如下圖 所示， OXY 為汽車 7 車身坐標(biāo)系，汽車的合速度與 X 軸的夾角就是質(zhì)心側(cè)偏角 β 。相關(guān)實驗證明，汽車的不穩(wěn)定狀態(tài)出現(xiàn)的時候，汽車的質(zhì)心側(cè)偏角 β 增加很明顯，所以將質(zhì)心側(cè)偏角 β 引入控制范圍，相關(guān)數(shù)據(jù)表明，在低附著系數(shù)的路面，質(zhì)心側(cè)偏對車輛的穩(wěn)定性狀態(tài)有很大的影響。 在本實驗中，認(rèn)定車輪的側(cè)偏系數(shù)是不變的。 汽車的側(cè)偏力是由于路面的側(cè)向傾斜，側(cè)向風(fēng)或者汽車沿著曲線行駛時的離心力等作用，隨之使側(cè)偏角增加。 bμ 越大，縱向附著力越大，剎車的距離越短， Sμ 大，側(cè)向附著力越大，車輛在制動的過程中越容易控制方向，保證車輛不會產(chǎn)生側(cè)滑。側(cè)滑摩擦力和法向反作用力之間的比值為側(cè)向附著系數(shù) Sμ 。主要有地面對車輪產(chǎn)生的與車輛行進方向相反的摩擦力 bF ，地面對輪胎的法向反作 用力 ZF ，同時地面還對輪胎有側(cè)向的側(cè)滑摩擦力 SF 。 圖 施加汽車穩(wěn)定控制的車輛在低附著路面上緊急換道 如上所述，當(dāng)汽車行駛在路面摩擦系數(shù)較低或者緊急轉(zhuǎn)向時是汽車最容易發(fā)生交通事故的工況，汽車穩(wěn)定控制系統(tǒng)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?？梢?，汽車穩(wěn)定控制在保障汽車穩(wěn)定方面具有很大的優(yōu)勢。在位置 4 時駕駛員向右打方向盤完成換道操作，在位置 5 時又發(fā)生了不穩(wěn)定情況，汽車穩(wěn)定控制系統(tǒng)通過施加逆時針方向的汽車橫擺力矩糾正了不穩(wěn)定趨勢。由于此時車輛的質(zhì)心側(cè)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 中， 1 為汽車直線行駛，沒有施加穩(wěn)定性控制的車輛駕駛員向左打方向盤 2 進行換道操作，由于路面的摩擦系數(shù)不能提供足夠的側(cè)向力，于是在位置 3 時發(fā)生了過度轉(zhuǎn)向。 下面以在低附著路面上緊急換道時的情況為例進行詳細(xì)說明。改變后的車輛運行狀態(tài)由傳感器測量到 ECU，然后再進行下一循環(huán)的控制，從而使汽車保持穩(wěn)定。 汽車側(cè)向穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的工作原理 汽車穩(wěn)定性 控制系統(tǒng)的 ECU根據(jù)方向盤轉(zhuǎn)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(tài)值。 計算控制部分主要由飛思卡爾 S12xs128 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。 4 第 2 章 側(cè)向穩(wěn)定性控制器的結(jié)構(gòu)原理和控制方法 汽車側(cè)向穩(wěn)定性控制器的結(jié)構(gòu)組成 圖 側(cè)向穩(wěn)定性控制器結(jié)構(gòu)組成 控制器主要包括三部分：信號輸入、計算控制、響應(yīng)輸出三部分。 （ 2）根據(jù)設(shè)計要求和硬件條件， 設(shè)計合適的擴展電路， （ 3） 針對汽車 側(cè)向穩(wěn)定性控 制器的設(shè)計要求， 設(shè)計以單片機為核心的 側(cè)向穩(wěn)定性控制系統(tǒng)，編寫控制程序。 國內(nèi)汽車穩(wěn)定性控制的研究還處在起步階段，只有少數(shù)學(xué)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(xiàn)在吉林大學(xué)、清華大學(xué)、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(yè)也在開展相關(guān)的研究工作。在接下來的數(shù)年里，博世不斷優(yōu)化 ESP的設(shè)計使得 ESP開始廣泛占領(lǐng)了轎車市場。 1995 年 3月電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)開始批量生產(chǎn)。德國 BOSCH 公司一直是這方面技術(shù)的領(lǐng)先者，無論是 ABS／ ASR 還是更先進的 ESP 系統(tǒng)，技術(shù)上都一直處于領(lǐng)先地位，為國際大多數(shù)汽車廠商供應(yīng) ABS／ ASR／ ESP 系統(tǒng)。 電子穩(wěn)定程序 (ESP)是 90 年代初由德國奔馳公司開發(fā)的車輛穩(wěn)定系統(tǒng)。第二代 ABS 產(chǎn)品為 FKX． AC I 型，該裝置的 ECU 中的 CPU 微處理器采用了美國 INTEL公司的 MCS． 96 系列 8098 單片機，但距離滿足實際應(yīng)用仍有一定的差距。東風(fēng)汽車公司從 80年代初 就開始研究 ABS，是較早研究 ABS 的廠家之一，現(xiàn)研究工作的主要目標(biāo)是對國外的產(chǎn)品進行消化吸收，如將德國瓦布科公司的 ABS 裝于 EQl45 型汽車上進行各種試驗。 ABS 在 20 世紀(jì) 80 年代開始得到廣泛應(yīng)用，目前在國外已經(jīng)發(fā)展成為一種非常成熟的技術(shù)。 (3)橫擺力矩的控制，有效避免超速時的轉(zhuǎn)彎不足和過多轉(zhuǎn)向，極大的減少了車輛因轉(zhuǎn)向過多而側(cè)翻以及因轉(zhuǎn)向不足而沖出彎道引發(fā)的交通事故。 (1)能控制啟動防滑，有效加速啟動，在加速階段使汽車得到最大的驅(qū)動力 。 側(cè)向穩(wěn)定性控制器的優(yōu)點 側(cè)向穩(wěn)定性控制 系統(tǒng)由控制單元及轉(zhuǎn)向傳感器（監(jiān)測方向盤的轉(zhuǎn)向角度）、車輪傳感器（監(jiān)測各個車輪的速度轉(zhuǎn)動）、側(cè)滑傳感器（監(jiān)測車體繞垂直軸線轉(zhuǎn)動的狀態(tài)）、橫向加速度傳感器（監(jiān)測汽車轉(zhuǎn)彎時的離心力）等組成。 側(cè)向穩(wěn)定性控制 系統(tǒng)不僅僅是在干燥路面上提高了汽車的穩(wěn)定性，還可以在路面附著性比較差的時候，諸如結(jié)冰、濕滑，以及碎石等情況下起作用。對于普通駕駛者而言， 側(cè)向穩(wěn)定性控制器 顯得格外重要。 側(cè)向穩(wěn)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(cè)的程度 )，當(dāng)車輛出現(xiàn)失控趨勢時，對特定的車輪給予額外的制運力，甚至通過調(diào)整車輛的牽引力，務(wù)求以最大的程度保持 住車輪的附著力。在很多重大交通事故中，車輛往往由于在極端環(huán)境下車輪失去與地面的附著力而導(dǎo)致失控。 附錄 B 外文文獻中文翻譯 ............................. 錯誤 !未定義書簽。 Electromagic valve 目 錄 摘 要 ................................................................. I ABSTRACT ........................................................... II 第 1 章 緒論 ............................................................ 1 側(cè)向穩(wěn)定性控制器的研究意義 ....................................... 1 側(cè)向穩(wěn)定性控制器的優(yōu)點 ........................................... 1 國內(nèi)、外的現(xiàn)狀 ................................................... 2 研究內(nèi)容 ......................................................... 2 第 2 章 側(cè)向穩(wěn)定性控制器的結(jié)構(gòu)原理和控制方法 ...................... 4 汽車側(cè)向穩(wěn)定性控制器的結(jié)構(gòu)組成 ................................... 4 汽車側(cè)向穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的工作原理 ............................ 4 側(cè)向穩(wěn)定性控制車輪制動原理 ................................. 6 質(zhì)心側(cè)偏角速度與汽車穩(wěn)定性控制的聯(lián)系 ........................ 6 橫擺角與汽車穩(wěn)定性控制的聯(lián)系 ................................ 7 橫擺角速度、質(zhì)心側(cè)偏角與汽車穩(wěn)定性的控制策略 ..................... 8 閥門值 βΔ 和 Y+、 Y的確定 ................................... 9 控制算法設(shè)定占空比 .............................................. 11 本章小結(jié) ........................................................ 11 第 3 章 硬件系統(tǒng)的選擇與設(shè)計 ........................................ 12 控制器硬件系統(tǒng)概要 .............................................. 12 傳感器的選擇與電路設(shè)計 .......................................... 13 輪速傳感器的選擇與電路設(shè)計 ................................. 13 方向盤轉(zhuǎn)角傳感器的選擇 .................................... 14 橫擺角和 G 傳感器總成的選擇 ................................. 15 液壓電磁閥回路系統(tǒng) .............................................. 15 液壓控制單元結(jié)構(gòu) ........................................... 15 液壓電磁閥控制回路