基于汽车安全状况的CST控制方法

本文由jiangzeyi43贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。２Ｏ０９年６月＿————第２５卷第２期交通科学与工程ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＴＲＡＮＳＰＯＲＴＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＶ０１．２５Ｊｕｎ．Ｎｏ．２２００９Ｉ——————Ｉ●—＿—＿＿—＿——＿—＿●＿＿＿＿———＿＿＿－●——＿●—＿＿＿———●—－＿＿———－＿—＿＿－●＿＿—＿—Ｉ文章编号：１６７４－５９９Ｘ（２００９）０２－００８３－０７基于汽车安全状况的ＣＳＴ控制方法杜青云１，Ｗｇ－保．２，魏书彬３，王心Ｒ３（１．长沙理工大学道路灾变防治及交通安全教育部工程研究中心，湖南长沙４１０００４；２．长沙理工大学公路工程教育部重点实验室，湖南长沙４１０００４；３．长沙理工大学汽车与机械工程学院，湖南长沙４１０００４）摘要：为建立汽车制动系统的工作状态与螺纹剪切式汽车碰撞吸能系统之间的联系，提高汽车安全性能的整体水平，提出了基于汽车安全状况的螺纹剪切式汽车碰撞吸能装置（ＣＳＴ）控制系统思想．即以单片机控制技术为核心，对汽车制动系统的安全性进行实时检测，判断制动系统安全状况，利用毫米波雷达实时监测本车与前方车辆（或障碍物）之间的距离，运用行车安全距离模型以确定本车的安全状态，一旦发现制动失效和制动不良，或距离超出安全范围时，则立即将螺纹剪切式汽车碰撞吸能系统推出至全伸状态，以应对可能发生的危险．当制动系统完好或安全隐患不复存在时，则螺纹剪切式汽车碰撞吸能系统自动回缩，实现根据汽车所处的安全状况自动确定螺纹剪切式汽车碰撞吸能系统工作状态．关键词：汽车安全；制动；碰撞；吸能；控制中图分类号：１３４６７．１４文献标识码：ＡＣｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｏｆＣＳＴｂａｓｅｄＤＵｏｎｔｈｅｃａｒｓａｆｅｔｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎＱｉｎｇ—ｙｕｎｌ，ＬＥＩＺｈｅｎｇ—ｂａ０２，ＷＥＩＳｈｕ—ｂｉｎ３，ＷＡＮＧＺｈｉ—ｑｉ３Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈｎｏｆ４１０００４，Ｃｈｉｎａ；（１．ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＣａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃＰｒｏｐｈｙｌａｘｉｓａｎｄＴｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｔｈｅａｎｄＴｒａｆｆｉｃＳａｆｅｔｙＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＣｈａｎｇｓｈａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆ２．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＨｉｇｈｗａｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ．ＣｈａｎｇｓｈａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ＆ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈａｎｇｓｈａＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１０００４。Ｃｈｉｎａ；３．ＳｃｈｏｏｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１０００４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈｔｈｅｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎ山ｅｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｔｅｍａｎｄｔｈｅｅｎｅｒｇｙａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｔｈｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｓａｆｅｔｙｌｅｖｅｌｏｆｃａｒ，ｔｈｅｉｄｅａｂａｓｅｄｔｈｅｏｎｏｎｏｎｃａｒｂｒａｋｅｓｙｓ—ｉｍｐｒｏｖｅＣＳＴ（ＣｕｔｔｉｎｇｃａｒｔｈｅＳｃｒｅｗＴｈｒｅａｄ），ａｎｄｔｈｅｃｏｌｌｉｓｉｏｎｅｎｅｒｇｙａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｏｆＣＳＴａｓｔｈｅｃａｒｓａｆｅｔｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．Ｔｈｅｓｉｎｇｌｅ—ｃｈｉｐｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｔａｋｅｎｃｏｒｅａｎｄｔｈｅｒｅａｌ—ｔｉｍｅｃｈｅｃｋｉｎｇｉｓｄｏｎｅｆｏｒｔｈｅｓａｆｅｔｙｏｆＣａｒｂｒａｋｅｓｙｓｔｅｍ，ａｔｔｈｅｃａｒｓａｍｅｔｈｅＳＯｔｉｍｅ．ｕｓｅｔｈｅｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒｒａｄａｒｔｏｉｎｓｐｅｃｔｔｈｅｄｉｓｔａｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｓｅｌｆａｎｄｔｈｅｆｒｏｎｔＣａｒ（ｏｒｒｏａｄｂｌｏｃｋ），ａｎｄａｓｔｈｅｓａｆｅｔｙｄｉｓｔａｎｃｅｍｏｄｅｌｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｓａｆｅｔｙｄｅｇｒｅｅｏｆｓｅｌｆＣａｒａｒｅｕｓｅｄｔｏｄｅａｌｗｉｔｈｔｈｅｄａｎｇｅｒ＇ｓａｐｐｅａｒａｎｃｅ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｉｆｔｈｅｂｒａｋｅｓｙｓｔｅｍｉｓｐｅｒｆｅｃｔｏｒｔｈｅｈｉｄｄｅｎｔｒｏｕｂｌｅｉｓｅｘｔｉｎｇｕｉｓｈｅｄ，ｔｈｅＣＳＴｗｉｌｌｄｒａｗｂａｃｋｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ．Ｔｈｅｎｔｈｅｐｕｒｐｏｓｅ－－－－－－ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｃａｒｓａｆｅｔｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｅｎｅｒｇｙａｂＳＯｒｐｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙｉｓｂｅａｃｈｉｅｖｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖｅｈｉｃｌｅｓａｆｅｔｙ；ｂｒａｋｅ；ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ；ｅｎｅｒｇｙａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ；ｃｏｎｔｒｏｌ收稿日期：２００８—０２—１２基金项目：国家高技术研究发展计划（８６３）项目（２００６ＡＡＩＩＺ２２４）；湖南省科技计划项目（２００８ＣＫ３０７４）；长沙市重点项目资助（Ｋ０８０２０９０一ＩＩ）作者简介：杜青云（１９８４一），女，长沙理工大学硕士生．万方数据汽车美容类型（一）汽车/用品/配件/改装/摩托●汽车美容之车表护理：无水洗车、泡沫精无水洗车致洗车、全自动电脑洗车、中性环保蜡水精细洗车，底盘清洗，漆面圬渍处理、漆面飞漆处理、新车开蜡、氧化层去除、漆面封蜡、漆面划痕处理、抛光翻新、金属件增亮、轮胎增亮防滑、玻璃抛光、轮毂清洁处理、外饰条清洗、发动机外部美容、划痕快速修复、汽车漆表的沥青、焦油的去处、顶蓬去污翻新处理、汽车玻璃防雨防雾处理●汽车美容之内饰翻新：顶棚清洗、车门衬板清洗、仪表盘清洗护理、桃木清洗、丝绒清洗、地毯除臭、塑料内饰清洗护理、真皮座椅清洗、全车皮革养护、全车桑拿、空调风口清洗、座套坐垫清洗、行李箱清洁护理、全车吸尘处理●汽车美容之高级美容：漆面封釉、漆面镀膜、汽车桑拿、底盘装甲、臭氧消毒、划痕修复、专业真皮修护、内室干洗等。://汽车美容类型（二）现代汽车美容服务大体上可分为车身美容、内部美容、漆面处理、汽车防护和汽车精品等几部分。1.车身美容车身美容主要包括高压洗车，除锈、去除沥青、焦油等污物，上蜡增艳与镜面处理，新车开蜡，钢圈、轮胎、保险杠翻新与底盘防腐涂胶处理等项目。经常洗车可以清除车表尘土、酸雨、沥青等污染物，防止漆面及其他车身部件受到腐蚀和损害。适时打蜡不但能给车身带来光彩亮丽的效果，而且多功能的车蜡能够无微不至地呵护爱车，可以防紫外线、防酸雨、抗高温及防静电。内部美容内部美容主要分为车内美容、发动机美容、行李箱清洁等内容。其中车内美容包括仪表台、顶棚、地毯、脚垫、座椅、座套、车门衬里的吸尘清洁保护，以及蒸汽杀菌、冷暖风口除臭、车内空气净化等项目。发动机美容则包括发动机冲洗清洁、喷上光保护剂、做翻新处理、三滤清洁(指的是燃油滤清器、机油滤清器、空气滤清器)等项目。3.漆面处理漆面处理服务项目可分为氧化膜处理、飞漆处理、酸雨处理、漆面划痕处理、漆面破损处理及整车喷漆。漆面处理不仅能使爱车永保“青春”。还能复原您不慎造成的划痕及破损。更好地保护车身，使汽车保值。汽车防护汽车防护的项目包括贴防爆太阳膜、安装防盗器、安装静电放电器、安装汽车语音报警装置等。汽车防护虽然对汽车的美观不产生直接影响，但却能很好地呵护爱车。汽车精品汽车精品是汽车美容的点睛之处，也是一种汽车生活文化的体现，它致力于把汽车营造成一个流动的生活空间，诸如车用香水、蜡掸、护目镜、把套、坐垫等。汽车精品带给人们的是一种贴身的关怀。一分功夫一分精彩。美丽的背后绝不仅仅是追逐时尚的冲动，更多的是对另一种物质文化的把握。交通科学与工程目前，吸能结构正朝着轻质复合材料的方向第２５卷和定位支承等组成．螺杆由定位支承导向，螺纹管固定在车身上，定位支撑既可与螺纹管作为一体，也可以独立设置．当碰撞力作用在螺杆上后，螺杆上的凸缘沿轴向对螺纹管的螺纹实施应变率很高的剪切（绝热剪切），剪切的过程将一直持续下去，直至轴向碰撞力不足以剪切螺纹而处于平衡状发展．国内大多采用薄壁构件受压后由局部屈曲与弹塑性变形构成的压溃式吸能机理，但随着汽车设计水平和道路交通条件的不断改善，汽车速度的不断飙升，压溃式吸能机理在面对高速碰撞时已显得越来越力不从心．螺纹剪切式汽车碰撞吸能结构（ＣｕｔｔｉｎｇｔｈｅＳｃｒｅｗＴｈｒｅａｄ，简称ＣｓＴ）¨刁Ｊ态，碰撞能量就这样被逐渐吸收．如图３所示，ＣＳＴ装于汽车前部两个大梁中空区，呈对称布置状态，是针对压溃式吸能结构在功能、性能方面存在的局限性和问题，提出的一种新概念智能化汽车碰撞吸能结构．这种结构创新形成了一种新的碰撞能量吸收与吸能能力自适应控制原理，它能使碰撞过程更平稳、吸能能力更强、可靠性更高、碰撞安全性更好．为了让ＣＳＴ这一创新吸能结构在汽车面Ｉ临危险时，更好地保护乘员生命财产的安全，本论文将探索基于汽车安全状况的螺纹剪切式汽车碰撞吸能系统控制方法，对汽车制动系统的安前端与保险杠连接，可实现同步运行吸能．擅击方向图２Ｆｉｇ．２ＣＳＴ的工作原理示意全Ｉ生及自车与前方车辆（或障碍物）之间的距离进行实时检测，并根据情况控制ＣＳＴ的伸缩，从而最大限度地提高汽车安全性能的整体水平．１ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆＣＳＴ系统概况本系统以单片机为控制核心，通过接收制动力传感器的信号判断制动系统是否正常，同时检测行车间距是否在安全距离内，若制动系统不正常或安全距离过小，则控制直流电机带动螺纹剪切式汽车碰撞吸能装置伸出．从ＣｓＴ装置结构特点、制动系统性能检测、行车安全距离计算、控制单元设计和抗干扰技术等方面人手对系统进行介绍，其控制系统原理如图ｌ所示．２．２图３Ｆｉｇ．３Ｃ，ＳＴ安装图ＩｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｏｆＣＳＴＣＳＴ仿真及吸能结果分析先行的试验已验证了该ＣＳＴ的可行性，本项毫米波雷达卜＿一制动力传感器卜．一Ｉ制动踏板传感器卜．一ｌ路面条件选掸开关卜＿—－ｌ满载空载选择开关ｋ－－＂Ｆｉｇ．１目引用的例证其碰撞速度为５６ｋｍ／ｈ，螺纹直径为４６电控重ｍｍ．通过ＶＰＧ及ＬＳＤＹＮＡ仿真软件进行试验，优化了ＣＳＴ的螺纹齿高和齿形，使其最终达到吸能标准，其仿真碰撞吸能过程如图４所示．在螺纹剪切过程中，因为螺纹圈是连续的，所以整个吸能过程是连续、渐进的；理论上，对于给定的螺纹，发生剪切破坏所需的力为常数，故碰撞过程平稳，仿真结果见如图５，６所示，剪切结束后速度达到零，兀图１控制系统原理示意Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ２ＣＳＴ装置ＣＳＴ的工作原理及安装ＣＳＴ的工作原理如