基于激光测距和缓速器制动的汽车保护器设计

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汽车技术的发展日新月异,但频频发生的汽车交通事故也逐渐引起人们的重视,特别是大型车辆,由于其质量大,在高速情况下发生的交通事故极其严重,因此人们也开始关注大型汽车的安全性问题。国内外针对的汽车安全研究对象大多是小型车辆,而对于大型车辆的安全技术存在算法单一,检测距离不可控及刹车舒适性差等问题。本文采用激光脉冲检测本车与前方障碍物距离,在参照大型车辆刹车制动指标的基础上,旨在研究一种利用模糊控制缓速器来达到预期制动的解决方案,其中,对于防撞系统中所涉及到的激光脉冲测距原理、激光发射接收电路、时间间隔测量以及缓速器的模糊控制器的建立等关键性技术进行深入的研究与讨论。论文使用飞渡时间间隔法进行激光脉冲测距,采用计数模块TDC-GP2计算激光飞行时间,减小激光脉冲的上升和下降时间而引起的测量误差,为达到测量150m距离,误差0.5m的目标提供了可靠保障。为了驱动激光脉冲,论文使用高速MOS管作为开关器件,采用专用的驱动芯片驱动MOS管的动作,在接收电路中,利用两级放大电路放大返回的微弱信号并通过电压比较电路将其转换成主控芯片可接受的信号。缓速器控制采用PWM控制策略,其占空比使用模糊算法实时调节,进而有效调节缓速器线圈的通电电流有效值大小,实现车速有效控制,在算法中引入安全度概念,根据检测距离和车辆行驶速度合理划分安全度,并用安全度作为模糊控制的输入,能够实现刹车稳定、舒适。仿真实验结果证明,采用安全度作为模糊控制器的输入量实现缓速器控制的制动距离比开关控制的制动距离短、制动时间少,刹车过程平缓,可避免车轮与地面的抱死现象。论文取得了以下的研究成果:(1)将激光测距应用在大型汽车上,检测距离随车速变化而随时调节,能够自动实现汽车的预警、减速和刹车;(2)将摩擦制动与缓速器制动结合起来控制大型车辆的制动,利用缓速器减速,摩擦制动停止,有效地避免了频繁使用摩擦制动而引起的安全隐患;推导缓速器的转动力矩与转速,通电电流的函数关系式。建立了安全度的概念,将检测距离和车速通过模糊控制达到汽车安全制动的目的,构建了汽车制动模拟系统,进行仿真并与开关控制做比较,证明了利用安全度通过模糊控制调节缓速器达到安全制动的目的在理论上是可行的。
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