差速转向控制系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

随着社会经济的发展，车辆作为一种交通工具在日常生活使用越来越普遍，而车辆的转向系统一直是汽车设计和制造的关注点。

车辆在行驶过程中，需按照驾驶员的意志经常改变其行驶方向，即车辆转向，轮式车辆实现转向的方法是驾驶员通过一套专设的机构，即车辆转向系统。车辆转向性能是车辆的主要性能之一，转向系统的性能直接影响到车辆的操纵稳定性，它对于确保车辆的安全行驶、减少交通事故以及保护驾驶员的人身安全、改善驾驶员的工作条件起着重要的作用。为了提高转向性能，目前普遍采用动力转向系统。其中，电子差速转向系统正是动力转向系统中全新的全电控转向系统。

转向系统的好坏影响着车辆的操纵稳定性和行驶平顺性。因此, 对转向系统的不断探究是非常必要的。目前基于检测技术的差速转向技术越来越得到汽车行业的关注和重视。以前常见的转弯方式是通过旋转车轮达到转弯的效果，这种方式一方面有时无法按照预期轨迹转弯，另一方面由于滑动摩擦在一些恶劣的工况下容易造成打滑等不良后果，严重影响了车辆的行驶稳定性和轨迹准确性。针对上述问题，近二十年随着电子技术和电气技术的不断发展和应用，为了满足车辆的转向平顺性、灵活性、快速性和转向轨迹准确性等性能需要，出现了差速转向技术。所谓差速是当车辆行驶在转弯路面或弯道时，为了达到转向的目的，转向时车辆的内外轮应当具有一定的速度差。差速的实现是通过被电机驱动的两个内外车轮的速度差实现的。当车辆需要转向时，转向的内侧车轮的速度小于外侧车轮的速度，由于内外轮侧的速度差异，相同时间内，内侧车轮驶过的距离较小，外侧车轮驶过的距离较大。车体必然向内侧偏转，从而实现转向。世界上各大汽车厂家和研发机构对差速系统的深入研究大约开始于20 世纪90 年代，1990年奔驰公司开始了对前轮电子转向系统的深入研发。随后，宝马、zf以及日本的光洋精工技术研究所、日本国立大学等也先后对汽车电子转向系统做了深入研究。我国的浙江大学电气工程学院对于两轮驱动轮毂电机的电动汽车系统进行了一系列的研究。同时，同济大学的专利《四轮电子差速转向控制系统》也给出了一套四轮电子差速转向控制系统方案。由于差速转向系统主要应用于电子汽车上，它的发展在推动我国经济建设发展的同时，也有利于我国的汽车节能和环境保护。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：

(1) 整个差速转向系统的架构主要由差速转向硬件系统和软件系统构成。

(2) 差速转向的硬件系统构建主要由3个工况（车速、转弯半径、车身倾角）检测模块、a/d转换模块、按键输入模块、报警电路模块、lcd/数码显示模块、两轮差速调整执行模块、匹配控制模块以及微处理器等搭建。

3. 研究的方法与步骤

本课题的研究方法主要是通过硬件和软件两条路线进行研究。硬件方面主要是按照图1的思路构建，软件方面主要是按照图2的流程设计，硬件部分的差速调整执行模块主要是按照图3的思路搭建。

图1 差速转向控制硬件系统

4. 参考文献

[1] 单片机原理及应用[m]，张洪润，孙悦等著.清华大学出版社.2008

[2] 系统建模与仿真[m]，张晓华主编. 清华大学出版社.2006

[3] 履带车辆差速转向技术与理论[m]，迟媛著. 化学工业出版社.2013

5. 计划与进度安排

（1）2022.3.5—2022.4.1 查阅资料，撰写开题报告；

（2）2022.4.2—2022.4.22 硬件功能分析，熟悉mcs-51系统指令及编程语言；

（3）2022.4.23—2022.5.6 设计电路原理图、编制应用程序；