（图纸+论文）汽车侧向稳定性控制器的设计（全套完整）

.国内外的现状汽车侧向稳定性控制器的研究是从开始的。

在世纪年代开始得到广泛应用，目前在国外已经发展成为种非常成熟的技术。

国内对的研究始于年代初，国内研制的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有限公司陕西兴平厂西安公路学院等单位和部门。

东风汽车公司从年代初就开始研究，是较早研究的厂家之，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装于型汽车上进行各种试验。

重庆公路研究所相继开发出了两代产品，第代的采用了芯片。

第二代产品为．型，该装置的中的微处理器采用了美国公司的．系列单片机，但距离满足实际应用仍有定的差距。

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防抱装置，现已达到年产万套的生产能力，是我国国内最大的生产基地。

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。

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。

轮速信号转换流程车辆在制动时轮胎受到的受力分析。

主要有地面对车轮产生的与车辆行进方向相反的摩擦力，地面对轮胎的法向反作用力，同时地面还对轮胎有侧向的侧滑摩擦力。

地面制动力与地面对轮胎的法向反作用力之间的比值称为纵向附着系数。

侧滑摩擦力和法向反作用力之间的比值为侧向附着系数。

图.制动时轮胎受力图由于法向作用力在车辆行驶的过程中保持不变，因此，车辆制动时的纵向制动力和侧向制动力与纵向附着系数和侧向附着系数成正比。

越大，纵向附着力越大，刹车的距离越短，大，侧向附着力越大，车辆在制动的过程中越容易控制方向，保证车辆不会产生侧滑。

质心侧偏角速度与汽车稳定性控制的联系汽车在弯道时，由于本身就会产生横摆和质心侧偏而引起失去弯道的跟踪能力，从而跑出弯道失去控制稳定性，汽车在失去稳定的状态，受环境的影响很大，当达到极限附着力的时候，汽车的动力学性能将被改变。

汽车的侧偏力是由于路面的侧向倾斜，侧向风或者汽车沿着曲线行驶时的离心力等作用，随之使侧偏角增加。

路面情况不同，将会使车轮达到极限侧偏的时间也不同，汽车达到饱和的时候侧偏角的大小也不相同，高附着系数轮胎的侧向极限比低附着系数的轮胎的极限侧偏角要大。

在本实验中，认定车轮的侧偏系数是不变的。

因此汽车的质心侧偏只与车速相关。

相关实验证明，汽车的不稳定状态出现的时候，汽车的质心侧偏角增加很明显，所以将质心侧偏角引入控制范围，相关数据表明，在低附着系数的路面，质心侧偏对车辆的稳定性状态有很大的影响。

简单的说，车辆稳定运行时，地面的附着系数越低，车辆允许的质心侧偏角就越小。

质心侧偏角的定义方法如下图.所示，为汽车车身坐标系，汽车的合速度与轴的夹角就是质心侧偏角。

图.质心侧偏角示意图质心侧偏公式如下.质心侧偏侧偏角速度公式.是两个相邻控制周期质心侧偏角速度的差值，是控制的周期，在这里设置为.秒。

如公式横摆角与汽车稳定性控制的联系与汽车稳定性紧密相关的另个变量是横摆角速度，本设计主要就是基于横摆仪的信号来控制车辆的稳定性的，在此前，先引入二自由度汽车模型。

为了方便控制，设计和分析中将忽略转向系统的影响，既方向盘的输入角度到前轮的转角，可以认为是等效的，同时特定的认为汽车沿轴的前进速度视为不变，汽车只有沿着轴的侧向运动和绕着汽车，侧向，稳定性，控制器，设计，毕业设计，全套，图纸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章绪论.侧向稳定性控制器的研究意义.侧向稳定性控制器的优点.国内外的现状.研究内容第章侧向稳定性控制器的结构原理和控制方法.汽车侧向稳定性控制器的结构组成汽车侧向稳定性控制系统的工作原理侧向稳定性控制车轮制动原理质心侧偏角速度与汽车稳定性控制的联系横摆角与汽车稳定性控制的联系.横摆角速度质心侧偏角与汽车稳定性的控制策略阀门值和的确定.控制算法设定占空比.本章小结第章硬件系统的选择与设计.控制器硬件系统概要.传感器的选择与电路设计轮速传感器的选择与电路设计方向盘转角传感器的选择横摆角和传感器总成的选择.液压电磁阀回路系统液压控制单元结构液压电磁阀控制回路驱动电路的设计驱动电路图.飞思卡尔单片机飞思卡尔芯片转化模块特点的主要特点.本章小结第章软件设计.软件设计总体思路.方向盘转角前轮转角信号的采集.横摆角信号与侧向加速度信号的采集.轮速信号采集.寄存器设置.判断稳定系控制程序的编写.本章小结第章实验与分析.程序的下载.测试和.侧向稳定性控制的实验.实验分析和结论.本章小结结论参考文献致谢第章绪论.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。

.侧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。

能控制启动防滑，有效加速启动，在加速阶段使汽车得到最大的驱动力。

制动防抱死，防止汽车出现因制动抱死而失去转向控制，有效减少制动距离。

横摆力矩的控制，有效避免超速时的转弯不足和过多转向，极大的减少了车辆因转向过多而侧翻以及因