单片机在汽车四轮转向系统中的应用.pdf

公 路 与 汽 运 第5期 24 Hig矗∞nys＆A“￡omo￡i伽A户户“f口￡io”s2007阜9月 MCS一51单片机在汽车四轮转向系统中的应用” 张慧萍，杨志刚 (重庆交通大学，重庆400074) 摘要：提出了在汽车助力转向(EPs)的条件下，如何以Mcs一5l单片机作屯挫单元(Ecu) 的核心部件来实现汽车四轮特向(4ws)f介绍了4ws系统的基本组成度工作原理，说明了控制系 纯的硬件设计、控制方法和接口技术。 关建词：汽车；助力转向(EPS)；四轮转向(4ws)；电控单元(Ecu)；Mcs一51单片机 中国分类号：u463．40 文就标识码：B 随着汽车工业的快速发展，四轮转向(4ws)技和液压相结合静转向系统。在控制系统中，速度传 术因其低速转弯时转向半径小、灵活性高，高速行驶 感器、前轮转角传感器和后轮转角传感器向EcU 时能平稳变换车道、调整车身姿态、提高汽车的操纵 提供信号，Ecu对接收的信号进行处理后，向液压 平稳性等优点，引起高档轿车生产商的高度重视。 系统发出后轮偏转的指令。低速时，转向过程中后 与两轮转向技术相比，4ws技术更多地应用了自动 轮的动态影响不予考虑。中速时，汽车后轮先朝与 控制技术，增加了电控单元(Ecu)。单片机以其体前轮相反的方向偏转，通过中间位置后，再与前轮同 积小巧、质量轻、功耗小和方便的外围接口技术等优 方向偏转。Ecu对输入信号进行分析处理后，使后 点而被广泛应用于4ws中。本文研究MCS一5l 轮始终保持期望的偏转角。转向时，前轮转角传感 单片机在汽车4ws中的应用。 预定的控制策略进行分析计算，然后驱动后轮液压 1 4ws控制系统的基本组成及工作原理 偏转系统，控制后轮转向机构根据Ecu的指令以 1．1基本组成 与前轮偏转成一定比例的偏转角度偏转。ECu实 4ws汽车是在前轮转向系统的基础上，在汽车 时监测汽车运行状况，计算目标转向角与前、后轮实 后悬架上安装一套后轮转向系统，两者之闻通过一 际转向角之间的差值，形成闭环控制，实时调整前、 定的方式联系，使汽车在前轮转向的同时后轮也参 后轮的转角，从而根据汽车的实际运动状态实现汽 与转向，从而提高汽车低速行驶时的机动性和高速 车的四轮转向。 行驶时的稳定性。典型的4ws系统主要由前轮转 4ws汽车行驶过程中，电子控制系统或液压系 向系统、传感器、Ecu和后轮转向系统等组成，Ecu 统出现故障时，则后轮转向机构自动恢复到两轮转 是其核心部件，而单片机是Ecu的核心(见图1)。向状态，后轮自动回到中间位置，保证汽车像普通两 轮转向汽车一样安全地行驶。同时，仪表盘上的 晒耍受亟狮司匝煎匝B}[互困4ws指示灯亮，警告驾驶员，故障情况被存储在 亟砸蚓尊H黼H驱阻巫耍困 EcU中，以便于维修时检码。 2控制系统设计 望璺割蔷||l陲 车建传感器 H路lEPRoM|}}÷一故障代码输出l 根据设计控制原理，在4ws模式下，Ecu主要 根据传感器采集的方向盘转矩信号和轮速信号，并 盈l 4ws系统的基本组成