弯道辅助控制电控系统设计
随着汽车工业迅猛发展，交通事故屡见不鲜，汽车侧翻给人们造成了大量危害。本设计采用AT89C51单片机控制加速度传感器实现弯道辅助控制电控系统，使汽车在弯道行驶时能够监测车辆的横向加速度，并作出判断，从而对车辆实施控制避免车辆发生侧翻。整个系统由AT89C51单片机、加速度传感器及执行器组成。加速度传感器监测汽车行驶侧向加速度并输出模拟电压信号。经过A/D转换传输至单片机控制系统，单片机根据信号的大小判断是否发出控制信号给执行器，从而控制执行器进行控制。系统设计的内容大致分为硬件设计与软件设计两部分。硬件设计主要包括硬件的选择、外围电路的连接，对A/D转换、执行器的控制。软件设计主要包括A/D转换的设置、主程序的编写等。经过整个系统连接并在Proteus进行仿真，在传感器增大到侧向加速度阈值时，单片机开始对执行器进行控制，基本实现了系统的功能。关键词 汽车，侧翻，辅助电控系统
目 录
1 引言 1
1.1 弯道辅助控制系统研究的成因 1
1.2 课题研究的意义的目的和意义 1
1.3 国内外对车辆侧翻的研究 2
1.3.1 国外对车辆侧翻的研究 2
1.3.2 国内对车辆侧翻的研究 3
1.4 本文的研究内容 4
2 弯道辅助控制电控系统的总体结构及工作原理 4
2.1 弯道辅助控制电控系统组成结构 4
2.2 弯道辅助控制电控系统工作原理 5
3 侧翻稳定性评价指标的选定与计算 5
3.1 侧翻稳定性评价指标 5
3.2 对侧翻车辆的分析与计算 6
4 弯道辅助控制电控系统硬件设计 8
4.1 数据采集模块设计 9
4.2 A/D转换模块设计 10
4.3 弯道辅助控制模块设计 11
4.3.1 调速模块设计 11
4.3.2 转向模块设计 11
4.4 电源模块设计 12
5 弯道辅助控制电控系统软件设计 13
5.1 Keil C51软件简介 13
5.2 主程序模块设计 13
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
5.3 A/D转换模块设计 14
6 弯道辅助控制电控系统的仿真与分析 15
6.1 Proteus单片机仿真平台简介 15
6.2 系统子功能程序仿真 15
结 论 17
致 谢 18
参 考 文 献 19
1 引言
1.1 弯道辅助控制系统研究的成因
我国近年来汽车工业迅猛发展。在2016年，乘用车全年累计销量为2359.9万辆，再创历史新高，与2015年同期相比（1976.8万辆）增幅高达19.4%。伴随着汽车工业的各项发展，与之而来的汽车交通事故也接踵而至。理所当然的，当今社会普遍关注汽车的行驶安全性。而在历年汽车事故中，汽车侧翻事故的发生给国家造成了大量的危害，其危害程度不亚于汽车碰撞。汽车侧翻事故发生时往往令人措手不及，驾驶员通常来不及做出有效的措施以进行适当的回避。因此，车辆侧翻发生的同时往往伴随着生命的危险。可以说，汽车侧翻给个人、社会带来的巨大的人身、经济损失是无法描述的。汽车侧翻后的车辆还会使道路中断并污染环境。随着汽车行驶速度的加快及道路交通的完善，汽车侧滑侧翻频发，给国家、社会及个人造成了重大的危害。
1.2 课题研究的意义的目的和意义
汽车侧滑是指汽车在制动、转动或驾驶员等其他原因，使汽车一边车轴的车轮或两轴车轮同时出现横向移动的现象。而汽车侧翻是指汽车在行驶时受到障碍物侧向撞击引起的绊倒侧翻或在弯道运动时侧向加速度过大因而超出阈值引起的侧翻。汽车常在行驶途中绕90°或更大的旋转，致使车身与地面进行碰撞。导致侧翻的因素很多，其中包括驾驶员的因素、汽车结构及道路状况等。一种是由汽车在曲线运动侧向加速度过大引起的侧翻，另一种是汽车受到障碍物绊倒的绊倒侧翻。前者是在弯道行驶时侧向加速度过高引起侧翻，而后者指汽车行驶时与地面上的障碍物进行碰撞导致汽车侧翻。
本论文研究目的及意义主要在于：通过减少汽车在弯道侧翻引起的事故，以提高车辆驾驶的安全性。若弯道辅助控制系统在车辆中能够得到广泛运用，那么大量的生命就能够得到挽救。因此，研究防侧翻技术是当前汽车安全技术的趋势。提高车辆的防侧翻能力，能够减少交通事故导致的环境污染及交通中断。从而减少了国家、社会在交通事故上花费的人力、物力及财力。间接地促进了国家、社会的发展。因此，研究弯道辅助控制系统对个人、社会、国家有着深远的影响。
1.3 国内外对车辆侧翻的研究
综合如今国内外大多数的对车辆在曲线运动时引起的侧翻研究来看，按照侧翻时系统控制方法的归类，可以分为车辆的被动安全技术及主动安全技术两个大类。在被动安全技术方面，主要使用车辆对于侧翻引起的结构参数的控制与改变及对侧翻前车辆的预警技术等。而在被动安全技术方面，主要使用能够改变车辆侧向运动状态的方法。
1.3.1 国外对车辆侧翻的研究
国外对于车辆侧翻的研究可以追溯到二十世纪六十年代末Meiry等人通过添加模拟控制器对液压缸进行控制减小三轮车的倾斜角。然而正式的研究得从二十世纪八十年代末Andrzej G.Nalecz提出预防侧翻能量储备法，他们定义达到车辆侧翻临界值所需能量与车辆转动动能之间的差值为侧翻能量储备法。当该值为负数时，车辆侧翻的情况便会发生。
1990年，Subhash Rakheja和Alain Piche两人提出了以侧向加速度临界值为判断基准的判断方法，当车辆行驶的实际侧向加速度接近或者超过此阈值就会发生侧翻事故。
而在同年J.Preston Thomas与J H F.Woodrooffe提出了基于横向载荷转移率的侧翻评价标准。他们定义左右车轮垂直载荷之差与垂直载荷之和比值的绝对值为横向载荷转移率，该绝对值最大为一，且为一时表示一侧车轮完全离地。此评价标准在国内的研究得到了广泛的采纳。
1994年，Cech对多输入参数的主动悬架进行了车辆侧翻的深入研究。接着在2000年，他对主动与被动横向稳定杆之间进行车辆侧倾方面进行了对比研究，得到了主被动横向稳定杆的防侧翻稳定性的结果。
目 录
1 引言 1
1.1 弯道辅助控制系统研究的成因 1
1.2 课题研究的意义的目的和意义 1
1.3 国内外对车辆侧翻的研究 2
1.3.1 国外对车辆侧翻的研究 2
1.3.2 国内对车辆侧翻的研究 3
1.4 本文的研究内容 4
2 弯道辅助控制电控系统的总体结构及工作原理 4
2.1 弯道辅助控制电控系统组成结构 4
2.2 弯道辅助控制电控系统工作原理 5
3 侧翻稳定性评价指标的选定与计算 5
3.1 侧翻稳定性评价指标 5
3.2 对侧翻车辆的分析与计算 6
4 弯道辅助控制电控系统硬件设计 8
4.1 数据采集模块设计 9
4.2 A/D转换模块设计 10
4.3 弯道辅助控制模块设计 11
4.3.1 调速模块设计 11
4.3.2 转向模块设计 11
4.4 电源模块设计 12
5 弯道辅助控制电控系统软件设计 13
5.1 Keil C51软件简介 13
5.2 主程序模块设计 13
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
5.3 A/D转换模块设计 14
6 弯道辅助控制电控系统的仿真与分析 15
6.1 Proteus单片机仿真平台简介 15
6.2 系统子功能程序仿真 15
结 论 17
致 谢 18
参 考 文 献 19
1 引言
1.1 弯道辅助控制系统研究的成因
我国近年来汽车工业迅猛发展。在2016年，乘用车全年累计销量为2359.9万辆，再创历史新高，与2015年同期相比（1976.8万辆）增幅高达19.4%。伴随着汽车工业的各项发展，与之而来的汽车交通事故也接踵而至。理所当然的，当今社会普遍关注汽车的行驶安全性。而在历年汽车事故中，汽车侧翻事故的发生给国家造成了大量的危害，其危害程度不亚于汽车碰撞。汽车侧翻事故发生时往往令人措手不及，驾驶员通常来不及做出有效的措施以进行适当的回避。因此，车辆侧翻发生的同时往往伴随着生命的危险。可以说，汽车侧翻给个人、社会带来的巨大的人身、经济损失是无法描述的。汽车侧翻后的车辆还会使道路中断并污染环境。随着汽车行驶速度的加快及道路交通的完善，汽车侧滑侧翻频发，给国家、社会及个人造成了重大的危害。
1.2 课题研究的意义的目的和意义
汽车侧滑是指汽车在制动、转动或驾驶员等其他原因，使汽车一边车轴的车轮或两轴车轮同时出现横向移动的现象。而汽车侧翻是指汽车在行驶时受到障碍物侧向撞击引起的绊倒侧翻或在弯道运动时侧向加速度过大因而超出阈值引起的侧翻。汽车常在行驶途中绕90°或更大的旋转，致使车身与地面进行碰撞。导致侧翻的因素很多，其中包括驾驶员的因素、汽车结构及道路状况等。一种是由汽车在曲线运动侧向加速度过大引起的侧翻，另一种是汽车受到障碍物绊倒的绊倒侧翻。前者是在弯道行驶时侧向加速度过高引起侧翻，而后者指汽车行驶时与地面上的障碍物进行碰撞导致汽车侧翻。
本论文研究目的及意义主要在于：通过减少汽车在弯道侧翻引起的事故，以提高车辆驾驶的安全性。若弯道辅助控制系统在车辆中能够得到广泛运用，那么大量的生命就能够得到挽救。因此，研究防侧翻技术是当前汽车安全技术的趋势。提高车辆的防侧翻能力，能够减少交通事故导致的环境污染及交通中断。从而减少了国家、社会在交通事故上花费的人力、物力及财力。间接地促进了国家、社会的发展。因此，研究弯道辅助控制系统对个人、社会、国家有着深远的影响。
1.3 国内外对车辆侧翻的研究
综合如今国内外大多数的对车辆在曲线运动时引起的侧翻研究来看，按照侧翻时系统控制方法的归类，可以分为车辆的被动安全技术及主动安全技术两个大类。在被动安全技术方面，主要使用车辆对于侧翻引起的结构参数的控制与改变及对侧翻前车辆的预警技术等。而在被动安全技术方面，主要使用能够改变车辆侧向运动状态的方法。
1.3.1 国外对车辆侧翻的研究
国外对于车辆侧翻的研究可以追溯到二十世纪六十年代末Meiry等人通过添加模拟控制器对液压缸进行控制减小三轮车的倾斜角。然而正式的研究得从二十世纪八十年代末Andrzej G.Nalecz提出预防侧翻能量储备法，他们定义达到车辆侧翻临界值所需能量与车辆转动动能之间的差值为侧翻能量储备法。当该值为负数时，车辆侧翻的情况便会发生。
1990年，Subhash Rakheja和Alain Piche两人提出了以侧向加速度临界值为判断基准的判断方法，当车辆行驶的实际侧向加速度接近或者超过此阈值就会发生侧翻事故。
而在同年J.Preston Thomas与J H F.Woodrooffe提出了基于横向载荷转移率的侧翻评价标准。他们定义左右车轮垂直载荷之差与垂直载荷之和比值的绝对值为横向载荷转移率，该绝对值最大为一，且为一时表示一侧车轮完全离地。此评价标准在国内的研究得到了广泛的采纳。
1994年，Cech对多输入参数的主动悬架进行了车辆侧翻的深入研究。接着在2000年，他对主动与被动横向稳定杆之间进行车辆侧倾方面进行了对比研究，得到了主被动横向稳定杆的防侧翻稳定性的结果。
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