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SY-025-BY-3
畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告
學(xué)生姓名
劉平藝
系部
汽車(chē)與交通工程學(xué)院
專(zhuān)業(yè)、班級(jí)
車(chē)輛工程07-2班
指導(dǎo)教師姓名
張金柱
職稱(chēng)
教授
從事
專(zhuān)業(yè)
車(chē)輛工程
是否外聘
是否□
題目名稱(chēng)
汽車(chē)側(cè)向穩(wěn)定性控制器的設(shè)計(jì)
一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義
（一）研究現(xiàn)狀
汽車(chē)側(cè)向穩(wěn)定性控制器的研究是從ABS(Anti-locked Braking System)開(kāi)始的。ABS在20世紀(jì)80年代開(kāi)始得到廣泛應(yīng)用，目前在國(guó)外已經(jīng)發(fā)展成為一種非常成熟的技術(shù)。國(guó)內(nèi)對(duì)ABS的研究始于80年代初，國(guó)內(nèi)研制ABS的單位主要有東風(fēng)汽車(chē)公司、交通部重慶公路研究所、重慶宏安ABS有限公司、陜西興平514廠、西安公路學(xué)院等單位和部門(mén)。東風(fēng)汽車(chē)公司從80年代初就開(kāi)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(duì)國(guó)外的產(chǎn)品進(jìn)行消化吸收，如將德國(guó)瓦布科公司的ABS裝于EQl45型汽車(chē)上進(jìn)行各種試驗(yàn)。重慶公路研究所相繼開(kāi)發(fā)出了兩代ABS產(chǎn)品，第一代ABS的ECU（Electronic Control Unit）采用了280芯片。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(guó)INTEL公司的MCS．96系列8098單片機(jī)，但距離滿足實(shí)際應(yīng)用仍有一定的差距。1998年，重慶聚能汽車(chē)技術(shù)有限公司在國(guó)內(nèi)首家推出適合中國(guó)國(guó)情的電子式ABS防抱裝置，現(xiàn)已達(dá)到年產(chǎn)50萬(wàn)套的生產(chǎn)能力，是我國(guó)國(guó)內(nèi)最大的ABS生產(chǎn)基地。
電子穩(wěn)定程序ESP(Electronic Stability Program)是90年代初由德國(guó)奔馳公司開(kāi)發(fā)的車(chē)輛穩(wěn)定系統(tǒng)。從1995年至今，伴隨著理論研究的不斷深入和電子技術(shù)的發(fā)展，汽車(chē)穩(wěn)定性控制得到了很大的發(fā)展，并開(kāi)始作為選裝件安裝在一些中高檔轎車(chē)上。德國(guó)BOSCH公司一直是這方面技術(shù)的領(lǐng)先者，無(wú)論是ABS／ASR(Acceleration Slip Regulation -----驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng))還是更先進(jìn)的ESP系統(tǒng)，技術(shù)上都一直處于領(lǐng)先地位，為國(guó)際大多數(shù)汽車(chē)廠商供應(yīng)ABS／ASR／ESP系統(tǒng)。1995年，博世成為首家把ESP投入量產(chǎn)的公司，早在1983年，博世的工程師就通過(guò)優(yōu)化的ABS控制系統(tǒng)來(lái)增強(qiáng)車(chē)輛在全力制動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性，博世在1987年注冊(cè)了相關(guān)的專(zhuān)利，1991年博世同戴姆勒-克萊斯勒公司開(kāi)始聯(lián)合開(kāi)發(fā)該項(xiàng)目基地。1995年3月電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)開(kāi)始批量生產(chǎn)。同年，ESP成功用于梅賽德斯-奔馳汽車(chē)的S級(jí)車(chē)型上。在接下來(lái)的數(shù)年里，博世不斷優(yōu)化ESP的設(shè)計(jì)使得ESP開(kāi)始廣泛占領(lǐng)了轎車(chē)市場(chǎng)。
目前，全球有6家汽車(chē)零部件制造商生產(chǎn)ESP，他們是德國(guó)的博世，日本電裝，日本愛(ài)信精工，德國(guó)大陸Teves,美國(guó)德?tīng)柛?，美?guó)TRW。
國(guó)內(nèi)汽車(chē)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(yàn)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(guó)重汽集團(tuán)、上海大眾汽車(chē)制造公司等企業(yè)也在開(kāi)展相關(guān)的研究工作。東南大學(xué)車(chē)輛工程系對(duì)ESP系統(tǒng)的控制策略和其硬件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了相關(guān)研究，并用TMS320F2812系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)車(chē)輛的ESP控制。
（二）選題的目的、意義
由于中國(guó)在汽車(chē)電子方面起步較晚，大多汽車(chē)電子控制系統(tǒng)都是借鑒或者直接引用外國(guó)的產(chǎn)品和技術(shù)，因此我們的設(shè)計(jì)基本都處在模仿的階段。本次課題就是基于單片機(jī)、橫擺角速度傳感儀，車(chē)輪角速度傳感儀、車(chē)速傳感器等，實(shí)現(xiàn)ESP的部分功能。
通過(guò)查看汽車(chē)事故原因的統(tǒng)計(jì)和分析結(jié)果不難發(fā)現(xiàn)，很多重大交通事故中，車(chē)輛往往由于在極端環(huán)境下車(chē)輪失去與地面的附著力而導(dǎo)致失控，例如在緊急避讓過(guò)程中，突然遇到濕滑、油污路面，或者在過(guò)彎當(dāng)中車(chē)速過(guò)快而導(dǎo)致的轉(zhuǎn)向不足和轉(zhuǎn)向過(guò)度，都有可能讓車(chē)輛失控。如果汽車(chē)裝有汽車(chē)側(cè)向穩(wěn)定性控制器（ESP）,將會(huì)大大減少汽車(chē)事故發(fā)生率，極大的提高汽車(chē)在各種路況下的安全行駛性能。ESP(電子穩(wěn)定系統(tǒng))通過(guò)傳感器得知車(chē)輛的抱死情況、車(chē)輛的橫擺慣量(簡(jiǎn)單理解為車(chē)身傾側(cè)的程度)，當(dāng)車(chē)輛出現(xiàn)失控趨勢(shì)時(shí)，對(duì)特定的車(chē)輪給予額外的制運(yùn)力，甚至通過(guò)調(diào)整車(chē)輛的牽引力，務(wù)求以最大的程度保持住車(chē)輪的附著力。在ESP的默默工作下，車(chē)輛遇到險(xiǎn)情時(shí)往往能夠化險(xiǎn)為夷。對(duì)于普通駕駛者而言，ESP自然顯得格外重要。
當(dāng)汽車(chē)進(jìn)行蛇形線路測(cè)試的時(shí)候就可以有效避免汽車(chē)的翻轉(zhuǎn)。ESP 系統(tǒng)不僅僅是在干燥路面上提高了汽車(chē)的穩(wěn)定性，還可以在路面附著性比較差的時(shí)候，諸如結(jié)冰、濕滑，以及碎石等情況下起作用。在上述不利狀況下，車(chē)輪與路面之問(wèn)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(chē)保持在預(yù)定的路線上，汽車(chē)容易發(fā)生側(cè)滑和跑偏，失去方向穩(wěn)定性，甚至在急轉(zhuǎn)彎的時(shí)候發(fā)生翻車(chē)事故，這時(shí)就需要一個(gè)可靠的汽車(chē)側(cè)向穩(wěn)定性控制器（ESP）來(lái)為駕駛員和乘客的安全保駕護(hù)航了。
二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問(wèn)題
（一）研究的基本內(nèi)容
1、研究汽車(chē)側(cè)向穩(wěn)定性控制器的硬件結(jié)構(gòu)和軟件驅(qū)動(dòng)原理，了解各個(gè)傳感器（橫擺角速度傳感器、車(chē)速傳感器、車(chē)輪角速度傳感器、方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器）、執(zhí)行器（ABS泵電磁閥）的功能、驅(qū)動(dòng)方法（電壓、電流、頻率范圍）等。
2、設(shè)計(jì)合適的系統(tǒng)擴(kuò)展電路，計(jì)算各個(gè)傳感器和單片機(jī)的接口電路并且制作電路。
3、針對(duì)汽車(chē)側(cè)向穩(wěn)定性控制器的設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心的制動(dòng)控制系統(tǒng)，編寫(xiě)控制程序。
4、開(kāi)發(fā)完成軟件和硬件控制器,進(jìn)行技術(shù)指標(biāo)的針對(duì)性的試驗(yàn)。
（二）擬解決的主要問(wèn)題
1、對(duì)傳感器與單片機(jī)接口電路的制作。
2、軟件編程。
三、技術(shù)路線（研究方法）
1、確定本次設(shè)計(jì)ESP的技術(shù)指標(biāo)
2、完成功能指標(biāo)的硬件與軟件分工
硬件
軟件
3、傳感器接口電路的設(shè)計(jì)
6、軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4、傳感器接口電路的制作
7、程序編制
5、硬件電路的測(cè)試
8、軟件測(cè)試
9、ESP系統(tǒng)測(cè)試與實(shí)驗(yàn)
１、本次設(shè)計(jì)的主要技術(shù)指標(biāo)：①適用于輕型車(chē)；②利用橫擺角速度、車(chē)速傳感器、車(chē)輪角速度傳感器等，利用差動(dòng)制動(dòng)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)橫擺力矩穩(wěn)定性控制。
２、硬件功能分析：①車(chē)輪角速度傳感器４個(gè)，通過(guò)左右車(chē)輪角速度分析，得出左右車(chē)輪是否打滑，是否處于不同條件路面。②橫擺角和Ｇ傳感器總成（北京現(xiàn)代），判斷汽車(chē)的側(cè)向穩(wěn)定性程度的一個(gè)指標(biāo)。③電子尺，判別汽車(chē)轉(zhuǎn)向，控制后單輪幫助矯正轉(zhuǎn)向不足或者過(guò)多轉(zhuǎn)向。④車(chē)速傳感器（霍爾原理），與車(chē)輪轉(zhuǎn)角傳感器做比較分析，判別車(chē)輪的滑移率。⑤ＡＢＳ泵電磁閥，由電路控制開(kāi)啟和關(guān)閉，是制動(dòng)壓力增大或減小或者保持制動(dòng)壓力。⑥軟件功能，利用匯編語(yǔ)言完成傳感器與執(zhí)行器的聯(lián)系，完成ＥＳＰ功能。
３、各個(gè)傳感器與單片機(jī)之間的連接電路的設(shè)計(jì)，做好限電壓限電流的準(zhǔn)備，保護(hù)單片機(jī)與傳感器的功能與性能。
４、把設(shè)計(jì)好驅(qū)動(dòng)放大電路做成電路硬件。
５、用萬(wàn)用表測(cè)量電路的各個(gè)接口端，看電路是否設(shè)計(jì)正確合理。
６、設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)的流程圖。
四、進(jìn)度安排
（1）熟悉任務(wù)書(shū)，準(zhǔn)備資料，填寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告 第1~2周（2月28日~3月13日）
（2）確定控制算法策略 第3~4周（3月14日~3月27日）
（3）對(duì)硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)及電路的設(shè)計(jì)與制作 第5~6周（3月28日4月10日）
（4）用單片機(jī)和C語(yǔ)言進(jìn)行軟件編程 第7~12周（4月11日~5月22日）
（5）進(jìn)行實(shí)驗(yàn). 第13周（5月23日~5月29日）
（6）指導(dǎo)老師評(píng)閱、審核及修改不足 第14~16周（5月30日~6月19日）
（7）畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 第17周（6月20日~6月26日）
五、參考文獻(xiàn)
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[4]王望予.汽車(chē)設(shè)計(jì)[M].機(jī)械工業(yè)出版社.2004,(8).
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[8]陳勝金,李法宗,黃妙華. 波許ESP四通的理論分析[J].汽車(chē)技術(shù),2004,(2).
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六、備注
指導(dǎo)教師意見(jiàn)：
簽字: 年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
設(shè)計(jì)（論文）題目: 汽車(chē)側(cè)向穩(wěn)定性控制器的設(shè)計(jì)
院 系 名 稱(chēng): 汽車(chē)與交通工程學(xué)院
專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí): 車(chē)輛工程B07-2
學(xué) 生 姓 名: 劉平藝
導(dǎo) 師 姓 名: 張金柱
開(kāi) 題 時(shí) 間: 2011年02月28號(hào)
指導(dǎo)委員會(huì)審查意見(jiàn)：
簽字： 年 月 日