汽车定速巡航控制装置的设计开题报告

毕业设计（论文）开题报告文献综述1研究目的及意义随着汽车工业和公路运输业的发展，汽车将走进千家万户，驾驶人员非职业化的特点将突出，车辆驾驶的自动化己成为汽车发展的主要趋势[1]。跨入二十一世纪后，人们需要更加舒适、简便和安全的交通工具，以适应快捷的生活节奏，因此对汽车的智能化要求更加迫切，随着计算机和电子技术的不断发展，性能价格比不断提高，为汽车的优化提供了雄厚的物质基础，汽车实现智能化已不是梦想[2]。驾驶汽车长途行驶的机会较多，而且在高速公路上行驶时变换车速的频率及范围都较少，能以较稳定的车速行驶。但若长途驾驶而右脚不得不踩油门踏板时，久而久之驾驶员就会感到疲劳，容易发生交通事故。车辆自动变速器及其控制技术是智能汽车非常重要的内容，是汽车辅助驾驶系统和自动驾驶系统的基础，是目前我国智能汽车发展亟须解决的核心技术之一。此外，随着我国高速公路网建设纵横迅速延伸，自动巡航控制也具备了广泛的发展和应用前景[3]。汽车巡航控制系统CCS(CruiseControlSystem)是汽车电子技术新装置之一，它实际上就是一种辅助驾驶系统[4]。汽车定速巡航控制装置的使用减轻了驾驶员操纵强度,减少了不必要的车速变化,提高了驾驶的舒适性和安全性,节省了燃料和降低排放污染，提高发动机的使用效率[5]。采用汽车巡航控制系统是提高汽车的动力性能和乘坐的舒适性的主要方法之一。2汽车定速巡航控制系统的历史背景汽车巡航控制系统发展至今已有四十多年的历史，它经历了机械控制系统、晶体管控制系统、模拟集成电路控制系统和微机控制系统等几个过程[6]。从总体上来说，国外汽车巡航控制系统的发展大体经历了三个阶段：第一阶段是上世纪50年代末至70年代中期，这一时期美国和日本相继出现了以模拟电路为基础的汽车巡航控制系统。例如，日本丰田公司从1965年起就开始在车上装用毕业设计（论文）开题报告机械式巡航控制系统。之后，德国的VDO公司也研制出了气动机械式巡航控制系统。早期的汽车巡航控制系统以机械式和气动式巡航控制系统为主。第二阶段是上世纪70年代中后期至80年代中后期，随着单片机技术的发展，特别是大规模集成电路及微机的应用，出现了以数字技术为基础的巡航控制系统。例如：1974年美国鲁卡斯汽车研究中心研究出了性能完善的运用卫星雷达的数字控制器控制的车速／车距控制系统，该系统可以更好地适应路面状况的变化。日本Hino(日野)公司于1985年向市场投放了一种基于燃油经济性的车速控制系统，其控制框图如图1所示，其控制部分是基于数字式的微控制器。图1Hino公司生产的车速控制系统框图与模拟技术相比，数字系统的突出特点是系统的信号量以数字表示，受工作温度和湿度的影响较小，因此数字控制具有更高的稳定性。汽车巡航电子控制器采用先进的大规模或超大规模集成电路技术做成专用模块，也可在微机上编程实现。当汽车上其它系统已有微机控制时，只要修改一下程序便可将此功能附加上去，因丽可节省昂贵的系统硬件开支[7]。第三阶段从上世纪90年代开始，国外又开始发展以智能化为核心的汽车巡航控制系统和以定距离控制为主的自适应巡航控制系统。换挡指示器恒速/经济型开关取消开关微处理器发动机转速传感器负荷传感器车速传感器发动机真空发生器执行器毕业设计（论文）开题报告3汽车定速巡航控制系统的国内外研究和应用现状3.1国外研究和应用现状严峻的交通安全问题使得人们对汽车驾驶的安全性的要求越来越高。自适应巡航控制(AdaptiveCruiseControlSystem，简称ACC)[8]，系统将汽车定速巡航控制系统和车间距离保持系统有机的结合起来，减少了驾驶员的驾驶负担从而提高了车辆的安全性。目前国外很多专家都在研究自适应巡航控制系统。自适应控制系统属主动安全技术，它是传统的速度巡航控制系统的发展和改进。这种巡航控制系统主要由探测器厂传感器、控制器、执行机构、人机接口、失效保险装置五个子系统组成[9]，其拓扑结构如图2所示图2自适应巡航控制系统的拓扑结构它将汽车自动巡航控割系统和车辆前向撞击报警系统（FCWS：ForwardCollisionWarningSystem)有机地结合起来，既有自动巡航功能，又有防止前向撞击功能。当道路情况良好时，该系统就是普通的巡航控制系统，可以按设定车速巡航行驶；当另一辆车进入到装置的自动测量范围时，系统根据雷达传感器探测到与前方车辆的相对距离和速度，控制车辆的油门和刹车，从褥使本车与前方车辆保持一定的距离。如果前方车辆从测量范围内消失，ACC将自动恢复原来的车速。该系统可降低62％的追尾事故，采用该系统可有效地提高驾驶员的舒适性，减少因长时间驾驶带来的疲劳及负担[10]。信号处理ACC控制器信号处理器传感器（速度、加速度等）等）综合显示系统图像显示处理器CIA总线探测器（雷达等）开关控制油门执行机构制动执行机构毕业设计（论文）开题报告基于自适应巡航控制系统，国外很多专家开始了一种半自主式巡航控制系统的研究。此种巡航控制系统能够很快地应用于公路上，同时能够保持人工操纵和自适应巡航控制系统的共存。不少车辆，特别是高级轿车已经把巡航控制系统律为配备设备或备选设备。在美国大多数轿车上均装用了巡航控制系统。例如美国协和(CONCORD)、纽约人(NEWYORKER)、别克(BUICK)、觊迪拉克(CADILAC)、克莱斯勒(CMC)等。在日本，随着高速公路的发展，巡航控制系统的装车率也不断得到提高。如日本皇冠(CROWN)、佳美(CAMRY)、凌志(LEXUS)、丰田大霸王(PREVIA)等。欧洲的奔驰(BENZ)、宝马（BMW)等都装有巡航控制系统[11]。3.2国内研究和应用现状目前我国的自动巡航控制装置仍处于研制阶段，具有自主知识产权的产品还未见报道。由于国内汽车研究起步较晚，技术相对落后，并且就目前我国公路状况和实际应用来说，对汽车巡航控制系统的研究应用主要是以单车定速控制为主。目前，模拟汽车憾速控制器在我国已经投入生产和使用。例如：由江苏省仪征市巡航设备厂生产的XD-1型汽车定速系统。近几年，国内有许多科研机构和高校也开始了对电子式巡航控制装置的研究。例如，北京理工大学应用PID方法对汽车巡航控制进行的研究、由清华大学王俊敏等研制的基于变参数的比例一积分(PI)控制算法汽车数字式巡航控制系统、哈尔滨工照大学建立了基于一汽捷达轿车的汽车纵自动力学模型等等。但从总体来说，目前国内对汽车巡航系统的研究还不是很成熟。4课题的坑能思路和方案汽车自动巡航控制系统自20世纪70年代起各大汽车厂家都争相研制并装在较高级的轿车上，到了80年代中末期，由于微处理器在汽车上的广泛应用和高速公路建设的迅速发展，使得它更加完善。到20世纪末起以及目前展出的21世纪汽车，该系统真可谓日臻完善，系统电路集成化水平提高，控制模块体积精巧，多路传输系统日渐成熟，自检系统更准确有效。毕业设计（论文）开题报告总体来说，汽车定速巡航控制系统有以下几个发展趋势：（1)新控制理论的应用车辆的行驶状况受到成员的多少、发动机输出的变化因素等影响。驾驶者需要更平顺的驾驶感觉和更自然的速度控制，以传统的控制理论为基础，又引入了新的控制理论。目前，模糊控制等新理论已不断得到应用[12]。（2)走停控制：现在对CCS的研制和开发主要是针对在高速公路上高速行驶的车辆，而不适用于城市中低速、高车流密度情况下使用，走停控制正是CCS针对车速低、车距近的行驶情况所做的功能扩展，这要求CCS具有更好的近距离探测能力，更快的信号处理功能，更迅速的系统响应，同时还向CCS提出了增加车辆的自动起步功能。这样即使在堵车情况下也无须驾驶员参与，只需操纵车辆的转向即可。驾驶员可以完全从烦琐的驾驶操作中解放出来[13]。（3)随着近几年智能公路概念的提出以及卫星导航系统的开发与应用，未来的CCS将同其他的汽车电控系统相互融合，形成智能汽车电子控制系统，驾驶这种汽车只需在显示器中指明所要到达的目的地，汽车就会在卫星导航系统的指引下，借助公路两旁的电子标志牌无需人为参与就可安全驶达目的地，实现完全的自动驾驶功能。（4)集成化随着近几年智能公路概念的提出以及卫星导航系统的开发与应用，未来的汽车巡航控制系统将同其它的汽车电控系统相互融合，形成智能汽车电子控制系统，例如它可同加速防滑系统以及发动机控制器等各种电控系统集成起来。还可以通过采用CAN总线技术，实现信号资源的共享，提高系统的灵活性。集成化有助于降低成本，增强各系统间的内在联系，充分利用各种车辆信息，从而提高系统的稳定性和可靠性。目前，我国的道路和通讯网络等基础设施还落后于发达国家，智能巡航控制系统等还不适合我国目前交通的发展情况。随着我国高速公路建设规模的逐渐扩大，汽车产量的急剧上升和排放法规的建立，困内汽车市场追切需要适合我国基本国情的汽车自动巡航控制系统。所以研究和开发适合我国交通状况的汽车巡航控制系统具有非常重大的意义[14]。毕业设计（论文）开题报告参考文献[1]葛安林．车辆自动变速理论设计[M]．北京机械工业出版社，1993.5.6.[2]HOEDEMAEKERM，BROOKHUISKA.BehaviouralAdaptationtoDrivingwithanAdaptiveCruiseControl(ACC)[J].TransportationResearchPartF，1998，(1)：95-106．[3]孙孝武．汽车巡航控制系统[D]．黑龙江哈尔滨：哈尔滨工业大学，2003.1．4.[4]赵杰红.汽车巡航控制[D].长春:吉林大学,2000.[5]李晓萍胡玲玲.汽车定速巡航系统研究与实现[J].科技创新报,2009.[6]张颖.基于DSP的汽车定速巡航控制系统的研究[D].哈尔滨理工大学,2008.[7]薛玲．基于PICl6F873的汽车巡航控制系统的仿真分析与设计[D]．黑龙江哈尔滨：哈尔滨理工大学(硕士论文)，2005：1-2．[8]刘波.现代汽车电子巡航控制[J].汽车与配件，2007.[9]王地川．汽车自适应巡航跟随模式研究[D]．湖南长沙：湖南大学(硕士论文)，2003：1．4．[10]何伟．汽车智能巡航技术发展综述[J]．北京汽车，2006，(3)：36-39．[11]崔胜民，薛瑞臻．汽车巡航控制技术的研究[J]．交通科技与经济．2002.．[12]周美兰.张颖.基于模糊PID控制的汽车巡航控制系统的仿真与设计[J].黑龙江大学自然科学学报,2008,(1):58-59.[13]田雷．汽车自适应巡航系统的模糊自校正算法研究[D]．吉林长春：吉林大学(硕士论文)，2006：5．9．[14]麻友良.汽车电器与电子控制系统[M].北京:机械工业出版社,2008:448-450.[15]尹占威.汽车定速巡航器的先行者[N].中国电子报,2007-10-31.毕业设计（论文）开题报告2．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）1本课题要研究的问题（1）巡航控制系统总体方案设计。（2）系统硬件设计，包括硬件结构及组成、单片机选用、速度传感器、液晶显示器及电机执行机构等。（3）系统软件设计，包括软件总体结构及流程图、模糊PID控制子程序、电机控制程序、软件抗干扰设计等。2研究手段（1）研究并掌握汽车巡航控制系统的原理，对其可行性和必要性进行分析，并对巡航控制系统进行总体设计。（2）根据巡航控制系统的功能和原理，确定汽车巡航控制方案。建立出汽车动力仿真模型，进行系统仿真并对仿真结果进行分析。（3）设计出汽车巡航控制系统的硬件电路，并根据系统的实际运行情况、系统的控制方法及硬件等条件设计出系统的软件。（4）搭建巡航控制系统实验平台，在所设计软件和硬件的基础上对系统进行调试，并对实验结果进行分析。从而通过实验验证系统的合理性、可靠性和实用性等。设定车速节气门节气门车速车速传信号+控制开度感器信-信号号实际车速反馈信号图3电子巡航控制系统基本原理图控制器节气门执行器发动机及变速器车速传感器毕业设计（论文）开题报告图4巡航控制系统硬件结构图主控开关制动开关离合开关开关信号处理电路单片机MC