（优秀毕业全套设计）汽车侧向稳定性控制器的设计（整套下载）

.横摆角速度质心侧偏角与汽车稳定性的控制策略在控制中，设置横摆角速度阀门值为和，质心侧偏角速度的阀门值设定为和，控制策略如下表.。

表.控制策略参考变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阀门值和的确定通过查阅想过资料，得出横摆角速度与时间的关系。

由下图可以看出，在横摆角速度在时，可以作为汽车侧向稳定性控制的个门限值。

图.横摆角速度与时间的关系质心侧偏角速度为.时是控制的个阀门值，当质心侧角速度超过.还不给予控制超过时间后，汽车的可能性能极大的降低了，因此设定的阀门值为.。

如下图.图.质心侧偏角速度与时间的关系图.质心侧偏角速度和横摆角速度由上图.可以看出，质心侧偏角速度和横摆角速度有密切的联系，这两者同时控制，将极大的提高汽车的安全性能和可控性能。

因此同时控制横摆角速度和质心侧偏角速度是正确的选择。

.控制算法设定占空比在汽车行驶过程中，车速与汽车的侧向稳定性有很大的关系，基本呈线性上升，简而言之，汽车的速度越高，汽车失去稳定性控制的机会就越大。

因此要求在汽车高速行驶时，对汽车的控制更加快和准，而在汽车低速时，对驾驶员而言，控制可以相对较慢，如果高占空比高频控制，可能降低汽车的舒适性，因此设定占空比和车速成线性控制，在控制算法中称为比例控制。

具体控制流程如下图.图.车速控制流程图具体公式如下.在初始时为，的初始值也为，在控制算法完成后，将本周期的赋值给，同时将本周期的的结果赋值给。

是占空比的初始值，在表.中设置车速为时，小增时占空比为，大增设置为。

的初选值具体看第章程序设置。

.本章小结本章主要介绍了侧向稳定性控制器的组成原理和工作过程，还介绍了车轮制动控制的原理和主要控制的理论方法和控制策略。

为第四章软件编程做了铺垫。

第章硬件系统的选择与设计.控制器硬件系统概要图.硬件连线上图是本设计的主要硬件关系连接图，主要硬件以及功能如下电脑，用于编程设计，用于连接电脑与单片机之间的通信，下载电脑的程序到单片机飞思卡尔单片机，功能如下采集信号，有路转换功能，可产生位位转换结果，有路输入输出端口。

有路波形输出端口。

有多个时钟功能，总线频率。

横摆角和传感仪，能测量汽车的横摆角横向和纵向加速度电子尺式前轮转角信号，等同于方向盘转角信号个轮速传感器，供给单片机轮速信号，通过相关控制算法，得到车身状态信息个制动回路电磁阀，分别是个车轮的制动增压减压电磁阀，个隔离阀，个吸入阀，制动泵。

.传感器的选择与电路设计轮速传感器的选择与电路设计目前，测量车轮转动速度的般方法是将变磁阻式磁电传感器安装在车轮总成的非旋转部分上，与随车轮起转动的由导磁材料制成的齿圈相对。

当齿圈随车轮起转动时，由于齿圈与传感器之间气隙的的交替变化，导致两者间磁阻的变化，从而在传感器内的线圈上感生出交变的电压信号。

轮速传感器是由永久磁铁磁极线圈和齿圈组成。

齿圈在磁场中旋转时，齿圈齿顶和电极之间的间隙就以定的速度变化，则使磁路中的磁阻发生变化。

其结果是使磁通量周期地增减，在线圈的两端产生正比于磁通量增减速度的感应电压，并将该交流电压信号输送给电子控制器。

如下图.图.轮速传感器结构原理图线圈磁铁磁极磁通齿圈当齿圈的齿数定时，传感器信号的频率只与车轮的转速有关。

因此，硬件系统的电控单元通常是经过专门的信号处理电路将传感器正弦波信号转换为同频率的方波信号，通过检测方波信号的频率或周期来计算车轮的转速。

轮速传感器信号处理电路图如下图.轮速信号采集电路为信号输出端口，接往单片机口进行信号采集。

轮速信号转换流程如下图.图.轮速信号处理流程为了提高测量轮速度精度，轮速信号处理电路应具有如下功能将正弦波信号转换为同频率的方波信号时，方波的占空比应当适中由于振动，气隙在定范围内变动时，仍然能正确地进行波形变换电磁兼容性好，能抑制噪声干扰。

由以上信息得出，轮速传感器基本可以满足设计要求，可以选用该传感器和信号处理电路。

方向盘转角传感器的选择在本设计当中，使用电子尺测量转向横拉杆的位移测量，电子尺的采集信号为的电压信号。

图.电子尺由方向盘转角信号输出的信号时方波信号，通过集成电路信号处理端口，将方向盘信号的信号转换为电压信号，当信号为.时，表征方向盘无转角，电压信号可以直接输入到单片机的端口，可随时取读电压信号作为判断方向盘的转角信号，同时理想的认为是前轮转角信号。

侧向范围和侧向精度均可以达到设计要求，因此可以选用电子尺代替方向转角传感器和前轮转角传感器。

横摆角和传感器总成的选择横摆角和传感器总成包括横摆角速度纵向以及横向加速度传感器，输出的信号都是的模拟量，由于汽车颠簸造成的信号波动特性致，故封装在同模块中。

汽车运行过程中，在较好路面上行驶时，信号较好，而在颠簸路面上行驶，故需要在软件中设计数字滤波环节。

数字滤波常用的有维纳滤波器卡尔曼滤波器线性预测器自适用滤波器等。

在笨设计中，采用短时间连续取值求和，再取平均值的方法，来减少杂波和无效信号的干扰。

硬件实物如下图.图.的横摆角与传感仪空空输入电压横摆角速度信号横向加速度信号接地.液压电磁阀回路系统液压控制单元结构图.液压控制单元结构液压电磁阀控制回路图.未制动时管路电磁阀图如图所示为右吸入阀，为左吸入阀，为右隔离阀，为左隔离阀，为右吸入泵，为左吸入泵，为左后增压阀，为左后减压阀，为右前增压阀，为右前减压阀，为电机，为左前增压阀，为左前减压阀，为右后增压阀，为右后减压阀。

图.左转弯转向不足时制动此时工作的电磁阀为右吸油电磁阀，右隔离电磁阀，右前增压阀，左吸油阀，高压油路为工作油路，低压油路为回油油路，此时电机工作，带动左右吸油泵工作。

此时制动的车轮为左后轮。

驱动电路的设计对于驱动电路的设计，需要电磁阀通过的最小电流为，泵需要驱动的电流为最小。

同时要求大电流电路和控制信号电路之间有良好的隔离效果。

信号输出为单片机信号，电压范围，电流极小，不超过，控制电磁阀工作的是开关电路。

在设计电路时，选用光耦作为信号隔离元件，选用作为大电流承担元件，引脚如图.，分别为，当保持为时，可通过最大电流为。

光耦般由三部分组成光的发射光的接收及信号放大。

输入的电信号驱动发光二极管，使之发出定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进步放大后输出。

这就完成了电光电的转换，从而起到输入输出隔离的作用。

由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。

又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。

光耦结构原理如下图.，为信号输入高电压端口，为信号输入的地电位端口，为信号输出的高电位端口，为信号输出的地电位端口。

信号电流由流向，发光二极管发光，产生的光信号，激发光敏三极管，使和之间单向导通。

图.光耦原理图驱动电路图对于驱动回路，由于有带铁芯的电感线圈，因此在高频断电的时候，会产生高压感应电动势，因此在断电的时候，必须给电磁阀回路短路处理，消耗掉线圈的感应电流，在初期制作电路板的时候，由于没有短路回路，继电器直接就被高压电火花吸引而不断开，或者直接被击穿了。

因此在电路改进的过程中，将继电器换成了汽车上常用的三极管，在的时候能经受最大电流为，为了防止长时间工作导致三极管温度上升，在三极管上安装了散热装置。

在三极管端口和之间，制作个单向回路，用单相管隔断，的击穿电压高达，工作电流为，在后串联的是主要的耗能电阻，可经受住电流冲击。

由以上措施，确保了在光耦回路断电后，电磁阀的感应电流和电压不干扰三极管的工作，而直接消耗在由电磁阀电阻电磁阀的这个循环回路，由于电磁阀的电阻小，因此只承担了很小的部分能量的消耗。

如下图.图.电路图局部视图.飞思卡尔单片机本文中采用单片机作为汽车稳定性控制器的主控制单元，单片机在汽车电子领域应用的非常广泛。

是以为核心的单片机，其芯片内部频率为，有的，采用电压供电，输入输出引脚的电压为。

附单片机电路图单片机外围功能模块如下串行外接设备串行通信设备总线接口增强型捕捉定时器模数转换器脉宽调制模块控制器。

飞思卡尔芯片转化模块特点位精度，位单次转换时间.采样缓冲放大器可编程采样时间左右对齐，有符号无符号结果数据外部触发控制转换完成中断模拟输入通道复用模拟数字输入引脚复用到转换序列长度连续转换模式多通道扫描方式。

模块有模拟量前端模拟量转换控制部分及结果存储等四部分组成。

其中模拟前端包括多路转换开关采样缓冲器放大器等，结果存储部分主要有个位的存储器和反映工作状态的若干标志位。

飞思卡尔单片机的调制波有个输出通道，每个输出通道都可以独立的进行输出。

每个输出通道都有个精确的计数器计算脉冲的个数，个周期控制寄存器和两个可供选择的时钟源。

每个输出通道都能调制出占空比从变化的波形。

的主要特点它有个独立的输出通道，并且通过编程可控制其输出波形的周期。

每个输出通道都有个精确的计数器。

每个通道的输出使能都可以由编程来控制。

输出波形的翻转控制可以通过编程来实现。

周期和脉宽可以被双缓冲。

当通道关闭或计数器为时，改变周期和脉宽才起作用。

字节或字节的通道协议。

有个时钟源可供选择，他们提供了个宽范围的时钟频率。

通过编程可以实现希望的时钟周期。

具有遇到紧急情况关闭程序的功能。

每个通道都可以通过编程实现左对齐输出还是居中对齐输出。

寄存器的设置禁止选择时钟，选择极性选择对齐方式选择占空比和周期，使能.本章小结本章主要介绍了控制器的硬件部分的选择和结构原理，控制器的硬件部分包括信号输入部分，信号处理部分和执行器三部分，还介绍了自主设计和制作的电路。

第章软件设计.软件设计总体思路汽车侧向稳定性控制系统，根据采集到的各种数据，通过加速度的计算，确定汽车是否处于主动减少状态，决定是否经行制动控制，通过滑移率的计算，确定车轮是否处于最大滑移率范围内，通过控制相应的电磁阀的开启和闭合，达到最优制动的结果。

通过定的算法计算出横摆角速度的大小与实际测量的大小相比较，得出汽车目前稳定的状态，通过控制算法，对相应的车轮做制动，减轻横摆角的进步增大，通过波输出，控制增压减压电磁阀的开启和闭合，达到稳定性的控制。

本系统的软件设计主要包括各模块初始化主程序设计转换模块程序设计驱动模块程序设定串口程序设定等。

在本次设计中主要应用单片机飞思卡尔的模块有定时模块，模块等。

图.总体流程图图解全局变量为所有程序公用的信息，如车速信号，制动压力信号，加速度信号等采集信号包括电子尺转向信号横摆角速度信号侧向加速度纵向加速度信号制动回路压力信号波形输出控制，设定波形周期，占空比在实际使用的是设置。

轮速采集信号使用的串口，制动