随着经济水平的提高和汽车工业的发展,人们对行车安全性的要求越来越高,而夜间行车照明不佳是导致交通高事故率的重要原因,固定照射角度的传统前照灯已经不能满足驾驶员对驾驶安全性的要求,所以就有了汽车自适应前照灯系统(adaptive front-light system,简称AFS)的问世。汽车自适应前照灯系统是指当车辆进入弯道或者其他道路状况时MCU根据车速和方向盘转角、车身高度的变化,判断是否对前照灯光轴进行调光,并经过控制单元内的控制算法处理之后决定前照灯光轴的调节角度,然后转换成各步进电机运动状态控制参数,控制相应步进电机动作,步进电机的实际转动位置通过位置传感器反馈给MCU, MCU根据步进电机目标位置与实际位置之差,发出调节修正指令,完成调光过程。本文在总结前人的研究成果的基础上,对汽车自适应前照灯系统进行了研究和开发,可归纳为如下几点：(1)根据汽车动力学理论建立了汽车自适应前照灯系统数学模型,其中包括二自由度汽车模型、前照灯光轴水平方向调节模型、前照灯光轴垂直方向调节模型以及步进电机模型。(2)以AFS系统数学模型为基础,分别对增量式PID控制、模糊PID控制和云模型控制进行Matlab仿真,并对动态性能指标进行比较分析,结果表明云模型控制适应性强,具有较好的控制效果。(3)使用STC12C5A60AD芯片作为运算核心部件,对汽车自适应前照灯系统进行软硬件设计,硬件设计包括单片机最小系统电路、车速信号调理电路、方向盘转角信号调理电路、步进电机驱动电路、电源及断电保护电路等。整个系统的软件开发是在集成开发环境下进行的,设计了系统软件的整体流程,算法程序等软件模块,实现了自适应前照灯系统的基本功能。(4)在实验台架上对系统进行了实验与调试,并获得了较好的效果。