客车前大灯随动转向控制系统原理样机的研制

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近年来,我国客车发生重、特大交通事故次数非常频繁,其中涉及客车夜间事故比例占交通事故总数的52.94%,且60%的夜间事故又是发生在弯道照明不良的路况上,如何提高客车夜间行车安全尤其是弯道照明,已引起社会普遍关注。  本课题基于校企合作的方式对自适应前照灯展开深入研究,重点对客车在转弯模式下具有随动转向功能的前大灯方案进行设计,通过采集方向盘转角信号和车速信号,经智能控制算法得到前大灯的合理转角值,再将其转换为脉冲信号驱动步进电机来控制前大灯转动,从而扩大驾驶员夜间行车视野范围,保障众多旅客夜间乘车安全。本课题旨在解决客车前大灯随动转向系统实现国产化,重点在降低产品的研发成本,缩短开发周期,为客车企业提供可行的设计方案。  本文结合现有相关法规要求,建立控制系统的数学模型,在MATLAB软件中仿真分析,通过与模糊控制方法的控制系统对比分析,仿真结果表明前大灯控制系统采用模糊控制方法时,输出的转角信号曲线较平滑,具有良好的动态性能,鲁棒性和适应性好;而基于传统数学模型输出的信号运行不平稳,使用寿命周期短,不适合在客车前大灯上使用。为减小控制系统的累积误差,采用PD智能算法对前大灯转角实现闭环控制,从而制定系统的模糊PD控制策略。在硬件设计中,主要对主从控制器电路设计、传感器和执行机构设计及加工等,方向盘转角传感器采用一种新型的基于霍尔效应的磁力驱动式转角传感器,具有低成本、高可靠性、简单控制等优势;在软件设计中,采用Top-Down模块化设计方法,从总体设计到局部设计的流程,完成主从控制器软件设计,通过串口方式建立主从控制器的通讯,实现控制系统的功能。  为验证控制系统的实际效果,搭建一个客车前大灯随动转向控制系统的原理样机,通过不断地调试与验证。实验数据表明该控制系统功能良好,实时性满足控制需求,在转弯模式下能为客车驾驶员提供良好的照明,达到预期的设计目标,并取得了较好的效果。同时本文设计了PCB电路板图,为进一步制造产品样机、实现产业化奠定基础。
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