汽车侧向稳定性控制器的设计-开题报告
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SY-025-BY-3
毕业设计开题报告
学生姓名
系部
专业、班级
指导教师姓名
职称
教授
从事 专业
是否外聘 是□√否□
题目名称
汽车侧向稳定性控制器的设计
一、课题研究现状、选题目的和意义 （一）研究现状 汽车侧向稳定性控制器的研究是从 ABS(Anti-locked Braking System)开始的。ABS 在 20 世纪 80 年代开始得到广泛应用，目前在国外已经发展成为一种非常成熟的技术。国 内对 ABS 的研究始于 80 年代初，国内研制 ABS 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 ABS 有限公司、陕西兴平 514 厂、西安公路学院等单位和部门。东 风汽车公司从 80 年代初就开始研究 ABS，是较早研究 ABS 的厂家之一，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 ABS 装于 EQl45 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 ABS 产品，第一代 ABS 的 ECU（Electronic Control Unit）采用了 280 芯片。第二代 ABS 产品为 FKX．AC I 型，该装置的 ECU 中的 CPU 微处理器采用了美国 INTEL 公司的 MCS．96 系列 8098 单片机，但距离满足实际应用仍有 一定的差距。1998 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 ABS 防抱装置，现已达到年产 50 万套的生产能力，是我国国内最大的 ABS 生产基地。 电子稳定程序 ESP(Electronic Stability Program)是 90 年代初由德国奔驰公司开发 的车辆稳定系统。从 1995 年至今，伴随着理论研究的不断深入和电子技术的发展，汽车 稳定性控制得到了很大的发展，并开始作为选装件安装在一些中高档轿车上。德国 BOSCH 公司一直是这方面技术的领先者，无论是 ABS／ASR(Acceleration Slip Regulation ----驱动防滑系统)还是更先进的 ESP 系统，技术上都一直处于领先地位，为国际大多数汽车 厂商供应 ABS／ASR／ESP 系统。1995 年，博世成为首家把 ESP 投入量产的公司，早在 1983 年，博世的工程师就通过优化的 ABS 控制系统来增强车辆在全力制动时的稳定性，博世在 1987 年注册了相关的专利，1991 年博世同戴姆勒-克莱斯勒公司开始联合开发该项目基地。 1995 年 3 月电子稳定控制系统开始批量生产。同年，ESP 成功用于梅赛德斯-奔驰汽车的 S 级车型上。在接下来的数年里，博世不断优化 ESP 的设计使得 ESP 开始广泛占领了轿车市 场。 目前，全球有 6 家汽车零部件制造商生产 ESP，他们是德国的博世，日本电装，日本
编写控制程序。 4、开发完成软件和硬件控制器,进行技术指标的针对性的试验。 （二）拟解决的主要问题 1、对传感器与单片机接口电路的制作。 2、软件编程。
三、技术路线（研究方法）
1、确定本次设计 ESP 的技术指标
硬件
2、完成功能指标的硬件与软件分工
软件
3、传感器接口电路的设计
6、软件结构设计
4、传感器接口电路的制作
爱信精工，德国大陆 Teves,美国德尔福，美国 TRW。 国内汽车稳定性控制的研究还处在起步阶段，只有少数学者从事控制方法的仿真研
究，而且由于缺少试验条件，研究还不十分深入，现在吉林大学、清华大学、上海交大、 西北工大等高校和中国重汽集团、上海大众汽车制造公司等企业也在开展相关的研究工 作。东南大学车辆工程系对 ESP 系统的控制策略和其硬件实现进行了相关研究，并用 TMS320F2812 系统实现了对车辆的ESP 控制。
（二）选题的目的、意义 由于中国在汽车电子方面起步较晚，大多汽车电子控制系统都是借鉴或者直接引用外 国的产品和技术，因此我们的设计基本都处在模仿的阶段。本次课题就是基于单片机、横 摆角速度传感仪，车轮角速度传感仪、车速传感器等，实现 ESP 的部分功能。 通过查看汽车事故原因的统计和分析结果不难发现，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。如果汽车装有汽车侧向稳定性控制器（ESP）,将会大大减少汽车事故发生率， 极大的提高汽车在各种路况下的安全行驶性能。ESP(电子稳定系统)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 ESP 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，ESP 自然显得格外重要。 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。ESP 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，这时就需要一个可靠的汽车侧向稳定性 控制器（ESP）来为驾驶员和乘客的安全保驾护航了。 二、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题 （一）研究的基本内容 1、研究汽车侧向稳定性控制器的硬件结构和软件驱动原理，了解各个传感器（横摆 角速度传感器、车速传感器、车轮角速度传感器、方向盘转角传感器）、执行器（ABS 泵电 磁阀）的功能、驱动方法（电压、电流、频率范围）等。 2、设计合适的系统扩展电路，计算各个传感器和单片机的接口电路并且制作电路。 3、针对汽车侧向稳定性控制器的设计要求，设计以单片机为核心的制动控制系统，
7、程序编制
5、硬件电路的测试
8、软件测试
9、ESP 系统测试与实验
１、本次设计的主要技术指标：①适用于轻型车；②利用横摆角速度、车速传感器、 车轮角速度传感器等，利用差动制动实现汽车横摆力矩稳定性控制。
毕业设计开题报告
学生姓名
系部
专业、班级
指导教师姓名
职称
教授
从事 专业
是否外聘 是□√否□
题目名称
汽车侧向稳定性控制器的设计
一、课题研究现状、选题目的和意义 （一）研究现状 汽车侧向稳定性控制器的研究是从 ABS(Anti-locked Braking System)开始的。ABS 在 20 世纪 80 年代开始得到广泛应用，目前在国外已经发展成为一种非常成熟的技术。国 内对 ABS 的研究始于 80 年代初，国内研制 ABS 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 ABS 有限公司、陕西兴平 514 厂、西安公路学院等单位和部门。东 风汽车公司从 80 年代初就开始研究 ABS，是较早研究 ABS 的厂家之一，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 ABS 装于 EQl45 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 ABS 产品，第一代 ABS 的 ECU（Electronic Control Unit）采用了 280 芯片。第二代 ABS 产品为 FKX．AC I 型，该装置的 ECU 中的 CPU 微处理器采用了美国 INTEL 公司的 MCS．96 系列 8098 单片机，但距离满足实际应用仍有 一定的差距。1998 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 ABS 防抱装置，现已达到年产 50 万套的生产能力，是我国国内最大的 ABS 生产基地。 电子稳定程序 ESP(Electronic Stability Program)是 90 年代初由德国奔驰公司开发 的车辆稳定系统。从 1995 年至今，伴随着理论研究的不断深入和电子技术的发展，汽车 稳定性控制得到了很大的发展，并开始作为选装件安装在一些中高档轿车上。德国 BOSCH 公司一直是这方面技术的领先者，无论是 ABS／ASR(Acceleration Slip Regulation ----驱动防滑系统)还是更先进的 ESP 系统，技术上都一直处于领先地位，为国际大多数汽车 厂商供应 ABS／ASR／ESP 系统。1995 年，博世成为首家把 ESP 投入量产的公司，早在 1983 年，博世的工程师就通过优化的 ABS 控制系统来增强车辆在全力制动时的稳定性，博世在 1987 年注册了相关的专利，1991 年博世同戴姆勒-克莱斯勒公司开始联合开发该项目基地。 1995 年 3 月电子稳定控制系统开始批量生产。同年，ESP 成功用于梅赛德斯-奔驰汽车的 S 级车型上。在接下来的数年里，博世不断优化 ESP 的设计使得 ESP 开始广泛占领了轿车市 场。 目前，全球有 6 家汽车零部件制造商生产 ESP，他们是德国的博世，日本电装，日本
编写控制程序。 4、开发完成软件和硬件控制器,进行技术指标的针对性的试验。 （二）拟解决的主要问题 1、对传感器与单片机接口电路的制作。 2、软件编程。
三、技术路线（研究方法）
1、确定本次设计 ESP 的技术指标
硬件
2、完成功能指标的硬件与软件分工
软件
3、传感器接口电路的设计
6、软件结构设计
4、传感器接口电路的制作
爱信精工，德国大陆 Teves,美国德尔福，美国 TRW。 国内汽车稳定性控制的研究还处在起步阶段，只有少数学者从事控制方法的仿真研
究，而且由于缺少试验条件，研究还不十分深入，现在吉林大学、清华大学、上海交大、 西北工大等高校和中国重汽集团、上海大众汽车制造公司等企业也在开展相关的研究工 作。东南大学车辆工程系对 ESP 系统的控制策略和其硬件实现进行了相关研究，并用 TMS320F2812 系统实现了对车辆的ESP 控制。
（二）选题的目的、意义 由于中国在汽车电子方面起步较晚，大多汽车电子控制系统都是借鉴或者直接引用外 国的产品和技术，因此我们的设计基本都处在模仿的阶段。本次课题就是基于单片机、横 摆角速度传感仪，车轮角速度传感仪、车速传感器等，实现 ESP 的部分功能。 通过查看汽车事故原因的统计和分析结果不难发现，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。如果汽车装有汽车侧向稳定性控制器（ESP）,将会大大减少汽车事故发生率， 极大的提高汽车在各种路况下的安全行驶性能。ESP(电子稳定系统)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 ESP 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，ESP 自然显得格外重要。 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。ESP 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，这时就需要一个可靠的汽车侧向稳定性 控制器（ESP）来为驾驶员和乘客的安全保驾护航了。 二、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题 （一）研究的基本内容 1、研究汽车侧向稳定性控制器的硬件结构和软件驱动原理，了解各个传感器（横摆 角速度传感器、车速传感器、车轮角速度传感器、方向盘转角传感器）、执行器（ABS 泵电 磁阀）的功能、驱动方法（电压、电流、频率范围）等。 2、设计合适的系统扩展电路，计算各个传感器和单片机的接口电路并且制作电路。 3、针对汽车侧向稳定性控制器的设计要求，设计以单片机为核心的制动控制系统，
7、程序编制
5、硬件电路的测试
8、软件测试
9、ESP 系统测试与实验
１、本次设计的主要技术指标：①适用于轻型车；②利用横摆角速度、车速传感器、 车轮角速度传感器等，利用差动制动实现汽车横摆力矩稳定性控制。