【摘 要】
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随着智能驾驶和车联网时代到来,方向盘在汽车智能化和网联化方面正发挥着重要作用。传统方向盘结构简单、功能单一,且智能化程度低,已不能满足人们对汽车安全和智能化的需求。本文结合传感器技术和智能控制技术,开展对具有加热和离手检测功能的方向盘智能控制系统研究与开发。本文主要研究内容如下:（1）根据方向盘加热和离手检测功能需求,采用阻值为2Ω的电阻丝间接加热来实现方向盘加热功能,通过电容式单区域传感器来实现
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随着智能驾驶和车联网时代到来,方向盘在汽车智能化和网联化方面正发挥着重要作用。传统方向盘结构简单、功能单一,且智能化程度低,已不能满足人们对汽车安全和智能化的需求。本文结合传感器技术和智能控制技术,开展对具有加热和离手检测功能的方向盘智能控制系统研究与开发。本文主要研究内容如下:（1）根据方向盘加热和离手检测功能需求,采用阻值为2Ω的电阻丝间接加热来实现方向盘加热功能,通过电容式单区域传感器来实现离手检测功能。研制了以STM32控制芯片为核心的智能控制系统,分别完成了主控制器电路、加热控制电路、电容检测及信号调理电路和CAN通讯电路的设计,采用模块化电路设计提高了整个智能控制系统的稳定性和抗干扰性。（2）确定以整车ADAS（Advanced Driver Assistance System）作为整个智能控制系统的控制信号来源。基于主控制器开发了方向盘加热、电容信号检测和CAN通讯等相关软件模块。建立了方向盘的热传递模型,并分别采取PID控制、模糊控制和模糊PID控制方式进行加热控制研究。使用matlab进行仿真和执行实际测试来检验控制效果。经过实际验证选择使用模糊PID控制方式进行加热功能控制,加热目标温度的稳态误差不超过±1℃,且能长时间保持稳定。（3）构建了离手检测模块,通过检测驾驶员手握方向盘带来的额外电容值大小,可以辨别驾驶员对于方向盘的掌握程度。对于方向盘在内外部处于不同温度时状态识别阈值变化较大的问题,选择将内外温度以5℃作为温度区间,分区进行阈值标定;对于由此导致的阈值数据量庞大问题,采用BP神经网络来模拟其内部函数关系,并基于已有实验数据预测剩余阈值数据,经检验其预测数值与实际数值误差不超过10%。最后结合加热功能,将所设计控制系统在内外不同温度环境下进行性能测试,其对于驾驶员抓握方向盘的状态识别具有较高准确度。
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