汽车防误踩油门系统的研究与设计(附件)【字数：10808】
摘 要当前，随着国家经济的快速发展，汽车越来越普及且成为人们日常出行的交通工具。但是，现在的汽车事故也日渐增多，于是人们逐渐开始重视汽车的安全性。目前预防汽车事故的主要方式是主动安全技术，进行汽车主动安全研究的人也越来越多，越来越多的时间、经济被投入在该方面。防误踩油门刹车系统的研究便是其中的重中之重，因为在正常的行驶中，大多数的交通事故都是由于驾驶员的各种误踩油门。一旦右脚踏在了油门上，无论是对于驾驶者而言，还是对无辜的路人，其生命财产的安全不但的不能保证而且是致命的。在中国，人们对于这项技术的研究与设计还存在诸多不足，多数的研究成果都是不成功的。目前，市场上的汽车还并不百分百的带有汽车防误踩油门这项技术。在这篇文章中，我将大致简绍该技术的现状，在根据市面上的刹车系统进行有机调整，探讨出一种根据节气门位置传感器的信号采集和雷达传感器采集车辆行驶状况，再用单片机来带动制动系统进行制动，进而实现误踩油门情况下的制动方式。本篇文章诠释了传感器的型号选择，单片机的程序编制，以及执行机构的设计等等，最后对系统进行仿真模拟，进而最有效的改善汽车的主动安全。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究汽车误踩油门保护装置的意义 1
1.2 国内外误踩油门装置研究的水平现状 1
1.3 研究目标 2
1.4 研究内容 2
1.5 本文技术路线 2
第二章 防误踩油门系统的原理与控制策略 3
2.1汽车制动系统介绍 3
2.2误踩油门的判定方法 3
2.3误踩油门的控制策略分析 4
2.3.1 基于踏板角加速度的控制策略分析 4
2.3.2 基于车速及制动距离的控制策略分析 5
2.3.2.1 汽车的制动距离分析 5
2.3.2.2 基于车速及制动距离的控制策略介绍 6
2.3.3 基于转向信号的控制策略 7
2.4 防误踩油门系统的控制原理 7
2.5 制动系统的实现 7
2.6 本章小结 8
第三章 汽车防误踩油门刹车系统的结构设计 9
3.1 汽车防误踩油门刹车系统的总体结构 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
介绍 9
3.2检测系统的机构设计 9
3.2.1 测距系统的设计 9
3.2.2 节气门位置传感器的选择 11
3.2.3 踏板角加速度传感器的选择 12
3.2.4 车速传感器的选择 14
3.3 控制机构的设计 14
3.3.1 单片机的选择 14
3.3.2接口的设计 15
3.4执行系统的设计 16
3.4.1步进电机的工作原理 17
3.4.2步进电机型号的确定 18
第四章 控制程序的编写 19
4.1控制程序的流程结束 19
4.2 C语言介绍 19
4.3控制程序的编写 20
第五章 仿真分析 22
结束语 24
致谢 25
参考文献 26
附录 27
第一章 绪论
1.1 研究汽车误踩油门保护装置的意义
目前许多事故的发生都是由于误踩油门发生的，通常这些事故是致命的且无法挽回。一旦失误，刹车误踩油门不但降低不了车速反而上升，后果是很明显的。例如：2017年3月10日12点左右，因为路口突然窜出一辆三轮车，他为了躲避三轮车准备踩刹车，没想到一紧张，误踩了油门，因担心前面有行人，他只好往右猛打方向盘，没想到车辆冲出道路，冲上了屋顶[1]。还有许多实例就不一一列举，由此可见把油门当成刹车踩是多么的危险。但是，并不是所有的在行车辆都有防误踩油门技术的。所以，设计出能够被所有车辆所装备的防误踩油门系统是很重要的。该技术不但能够降低由于驾驶员的失误而带来的问题，保证驾驶人员、乘坐人员的生命与财产安全，还能极大的保证国家的交通安全。
1.2 国内外误踩油门装置研究的水平现状
目前许多国外的高级轿车都是带有防误踩的功能，可是目前的国产车技术水平还是不足，多数的油门构造都是拉线式的。面对这一系列汽车，很多人就此提出了诸多解决方式：陈松根据误踩油门时的“速率差”建立控制系统，判别“误操作”并给出刹车信号[4]；胡振奇则分析了正常和误踩情况下踩踏油门的时间差，依靠两者的不同设计了防误踩油门加速踏板系统[5]；有很多专利申请类似于汽车紧急制动装置。防误踩油门在保护驾驶人员及乘坐人员的生命财产安全起着至关重要的作用，可是我国的研究水平还相对滞后，需要更多的人才投入更多的经历去研究。通常，节气门开度是判断油门误踩主要方式。随着电子技术发展，在高档轿车上电子油门逐渐取代传统油门。因此现在用电子控制防误踩油门就相对简单多了。在国外随着电子技术的发展，拉线式油门被淘汰，汽车行业便不在该项目上浪费时间、经济。
可是在国内就不一样了，拉线式油门的占有量还是很多的，于是很多构想就被提出来，但是真正能投入使用的确是寥寥无几。因此，为了应对误踩油门的情况发生，扩展误踩油门系统就尤为重要。纵观国内，该系统主要有三种形式：
（1）机械式
此类的设计一般是把油门踏板的运动角加速度通过齿轮传动的形式放大，再通过一个机械式感应装置来感应加速度大小，同时还要有纠错装置来执行纠错（例如：刹车制动、不供油）。正常行驶时，这一系列机构不起作用，就跟没装该系统一样；但是，当紧急制动而误踩油门的时候，由于油门踏板的加速度过大，该机构便产生作用，并开始进行制动，从而避免或者降低事故的损失。
（2）液压式
此类设计一般是通过将油门踏板的压力以另一种能量的形式（液压能）展现出来，然后通过能量的变化来判断是否是油门误踩，进而判断是否进行制动的一种形式。正常行驶时，这一系列机构不起作用，就跟没装该系统一样；但是，当紧急制动而误踩油门的时候，由于油门踏板的瞬时压力过大，该机构便产生作用，大量的液体不能正常流出，需要从另外一个元件的通道流出，进而执行元件开始进行制动，从而避免或者降低事故的损失。
电子式
此类设计一般是用单片机与结合控制原理相结合的方式来控制的。这种防误踩系统主要是由传感器、控制器、执行器三部分组成。其中最关键也是最难的部分是控制部分，需要用到模糊控制理论。一般是通过把踩踏油门踏板的速度和加速踏板达到最深位置的时间作为ECU识别跟控制的对照参数，然后把这两个参数按照合理的规则排列并整理成不重复的数据预设在单片机测控系统中，将其这两个集合合并并且作为对比的参考数据。在行驶中采集踩踏油门的速度是否在第一个集合内，然后再看油门踏板到达最深位置的时间乘以预设的制动系数是否在第二个集合内，最终判断是否进行制动断油。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究汽车误踩油门保护装置的意义 1
1.2 国内外误踩油门装置研究的水平现状 1
1.3 研究目标 2
1.4 研究内容 2
1.5 本文技术路线 2
第二章 防误踩油门系统的原理与控制策略 3
2.1汽车制动系统介绍 3
2.2误踩油门的判定方法 3
2.3误踩油门的控制策略分析 4
2.3.1 基于踏板角加速度的控制策略分析 4
2.3.2 基于车速及制动距离的控制策略分析 5
2.3.2.1 汽车的制动距离分析 5
2.3.2.2 基于车速及制动距离的控制策略介绍 6
2.3.3 基于转向信号的控制策略 7
2.4 防误踩油门系统的控制原理 7
2.5 制动系统的实现 7
2.6 本章小结 8
第三章 汽车防误踩油门刹车系统的结构设计 9
3.1 汽车防误踩油门刹车系统的总体结构 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
介绍 9
3.2检测系统的机构设计 9
3.2.1 测距系统的设计 9
3.2.2 节气门位置传感器的选择 11
3.2.3 踏板角加速度传感器的选择 12
3.2.4 车速传感器的选择 14
3.3 控制机构的设计 14
3.3.1 单片机的选择 14
3.3.2接口的设计 15
3.4执行系统的设计 16
3.4.1步进电机的工作原理 17
3.4.2步进电机型号的确定 18
第四章 控制程序的编写 19
4.1控制程序的流程结束 19
4.2 C语言介绍 19
4.3控制程序的编写 20
第五章 仿真分析 22
结束语 24
致谢 25
参考文献 26
附录 27
第一章 绪论
1.1 研究汽车误踩油门保护装置的意义
目前许多事故的发生都是由于误踩油门发生的，通常这些事故是致命的且无法挽回。一旦失误，刹车误踩油门不但降低不了车速反而上升，后果是很明显的。例如：2017年3月10日12点左右，因为路口突然窜出一辆三轮车，他为了躲避三轮车准备踩刹车，没想到一紧张，误踩了油门，因担心前面有行人，他只好往右猛打方向盘，没想到车辆冲出道路，冲上了屋顶[1]。还有许多实例就不一一列举，由此可见把油门当成刹车踩是多么的危险。但是，并不是所有的在行车辆都有防误踩油门技术的。所以，设计出能够被所有车辆所装备的防误踩油门系统是很重要的。该技术不但能够降低由于驾驶员的失误而带来的问题，保证驾驶人员、乘坐人员的生命与财产安全，还能极大的保证国家的交通安全。
1.2 国内外误踩油门装置研究的水平现状
目前许多国外的高级轿车都是带有防误踩的功能，可是目前的国产车技术水平还是不足，多数的油门构造都是拉线式的。面对这一系列汽车，很多人就此提出了诸多解决方式：陈松根据误踩油门时的“速率差”建立控制系统，判别“误操作”并给出刹车信号[4]；胡振奇则分析了正常和误踩情况下踩踏油门的时间差，依靠两者的不同设计了防误踩油门加速踏板系统[5]；有很多专利申请类似于汽车紧急制动装置。防误踩油门在保护驾驶人员及乘坐人员的生命财产安全起着至关重要的作用，可是我国的研究水平还相对滞后，需要更多的人才投入更多的经历去研究。通常，节气门开度是判断油门误踩主要方式。随着电子技术发展，在高档轿车上电子油门逐渐取代传统油门。因此现在用电子控制防误踩油门就相对简单多了。在国外随着电子技术的发展，拉线式油门被淘汰，汽车行业便不在该项目上浪费时间、经济。
可是在国内就不一样了，拉线式油门的占有量还是很多的，于是很多构想就被提出来，但是真正能投入使用的确是寥寥无几。因此，为了应对误踩油门的情况发生，扩展误踩油门系统就尤为重要。纵观国内，该系统主要有三种形式：
（1）机械式
此类的设计一般是把油门踏板的运动角加速度通过齿轮传动的形式放大，再通过一个机械式感应装置来感应加速度大小，同时还要有纠错装置来执行纠错（例如：刹车制动、不供油）。正常行驶时，这一系列机构不起作用，就跟没装该系统一样；但是，当紧急制动而误踩油门的时候，由于油门踏板的加速度过大，该机构便产生作用，并开始进行制动，从而避免或者降低事故的损失。
（2）液压式
此类设计一般是通过将油门踏板的压力以另一种能量的形式（液压能）展现出来，然后通过能量的变化来判断是否是油门误踩，进而判断是否进行制动的一种形式。正常行驶时，这一系列机构不起作用，就跟没装该系统一样；但是，当紧急制动而误踩油门的时候，由于油门踏板的瞬时压力过大，该机构便产生作用，大量的液体不能正常流出，需要从另外一个元件的通道流出，进而执行元件开始进行制动，从而避免或者降低事故的损失。
电子式
此类设计一般是用单片机与结合控制原理相结合的方式来控制的。这种防误踩系统主要是由传感器、控制器、执行器三部分组成。其中最关键也是最难的部分是控制部分，需要用到模糊控制理论。一般是通过把踩踏油门踏板的速度和加速踏板达到最深位置的时间作为ECU识别跟控制的对照参数，然后把这两个参数按照合理的规则排列并整理成不重复的数据预设在单片机测控系统中，将其这两个集合合并并且作为对比的参考数据。在行驶中采集踩踏油门的速度是否在第一个集合内，然后再看油门踏板到达最深位置的时间乘以预设的制动系数是否在第二个集合内，最终判断是否进行制动断油。
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