一种基于PID控制的智能前照灯传动系统及方法与流程

本发明属于智能汽车控制领域,尤其涉及一种基于pid控制的智能前照灯传动系统及方法。

背景技术

汽车，作为日常生活中人们的代步工具，已经有着一百多年的历史。目前汽车行业已经历了三次发展拐点，第一波是全球化，当时产生了大量的全球性汽车企业；第二波是发生在30年前的电气化，这得益于当时半导体技术的发展；目前已进入了第三波发展潮流：数字化。随着pc、智能手机应用已日趋成熟，产业急需寻找新的应用引擎来推动进一步发展，而汽车电子应用被认为是下一波推动产业发展的新引擎。那怎样去抓住这一次机遇，真正解锁下一波汽车潮流价值的关键是什么呢？答案是智能汽车。而其中就有一种中高档车都会安装的电子系统为自适应前大灯系统，为人们驾车出行提高了安全系数，且其在汽车的智能性上具有相当重要的地位，

通常，汽车上安装的普通大灯具有固定的照射范围，当夜间汽车在弯道上转弯时，由于无法调节照明角度，常常会在弯道内侧出现“盲区”，极大地威胁了驾驶员夜间的安全驾车。而自适应前大灯系统能够根据汽车方向盘角度、车辆偏转率和行驶速度，不断对大灯进行动态调节，适应当前的转向角，保持灯光方向与汽车的当前行驶方向一致，以确保对前方道路提供最佳照明，并对驾驶员提供最佳可见度，从而显著增强了黑暗中驾驶的安全性，并且在路面照明差或多弯道的路况中，扩大驾驶员的视野，而且可提前提醒对方来车。

国内现在对afs的研发还处于萌芽阶段自适应前大灯系统对路况综合因素的处理能力欠缺，无法在极端环境下正常运行，适应性不强。如在夜间车辆行至高低起伏较大的路面或上下坡面的交界处时，前大灯无法进行上下调节。因此目前的afs系统还无法很好地保证行车的安全，而且在智能性上还有一定的欠缺。如果要发展智能汽车，afs系统就不但要更加安全还要更加智能。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于pid控制的智能前照灯传动系统及方法。

本发明系统的技术方案为一种基于pid控制的智能前照灯传动系统，其特征在于，包括角度传感器、距离传感器、微处理器、第一电机、第二电机、车灯；所述角度传感器与所述微处理器通过导线连接；所述距离传感器与所述微处理器通过导线连接；所述微处理器与所述第一电机通过导线连接；所述微处理器与所述第二电机通过导线连接；所述第一电机与所述车灯通过导线连接；所述第二电机与所述车灯通过导线连接。

作为优选，所述角度传感器用于采集方向盘转动的角度；所述距离传感器用于采集汽车底盘与地面间的距离；所述微处理器用于通过所述角度传感器采集方向盘转动的角度，通过所述距离传感器采集汽车底盘与地面间的距离，所述微处理器根据方向盘转动的角度以及汽车底盘与地面间的距离分别通过第一pwm控制信号控制所述第一电机，第二pwm控制信号控制所述第二电机；所述第一电机根据第一控制信号控制车灯的竖直位置；所述第二电机根据第二控制信号控制车灯的水平位置。

本发明方法的技术方案为一种基于pid控制的智能前照灯传动方法：

步骤1：微处理器根据相邻的两个采样时刻距离传感器采集的高度计算垂直方向的角度，根据角度传感器采集方向盘转角的角度；

步骤2：根据垂直方向的角度通过pwm控制算法通过微处理器产生的第一控制信号控制车灯的竖直位置，根据方向盘转角的角度通过微处理器产生的第二控制信号控制车灯的水平位置。

作为优选，步骤1中所述相邻的两个采样时刻距离传感器采集的高度为：

在采样时刻tn采得的高度为hn，在采样时刻tn+1采集的高度为hn+1

步骤1中所述垂直方向的角度为：

其中，v为汽车行驶的速速；

角度传感器采集方向盘转角的角度为

作为优选，步骤2中所述微处理器产生的第一控制信号为：

其中，k1为第一控制系数；

步骤2中所述微处理器产生的第二控制信号为：

其中，k2为第二控制系数；

微处理器根据d1产生占空比为d1的pwm控制信号控制第一电机以控制车灯的竖直位置；

微处理器根据d2产生占空比为d2的pwm控制信号控制第二电机以控制车灯的水平位置。

与现有技术相比，本发明优点为采用pid算法控制，增加了系统的稳定性；由自动系统结合手动控制进行大灯的开关控制，提高了灯光利用率，减少能源损失；该系统不仅可以在平整的路面上运行，而且可以在具有坑洼的地面上依旧保持稳定，使灯光直射，保证行驶安全。

附图说明

图1:本发明的系统框图；

图2:垂直方向的角度示意图。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明系统的技术方案为一种基于pid控制的智能前照灯传动系统，其特征在于，包括角度传感器、距离传感器、微处理器、第一电机、第二电机、车灯；所述角度传感器与所述微处理器通过导线连接；所述距离传感器与所述微处理器通过导线连接；所述微处理器与所述第一电机通过导线连接；所述微处理器与所述第二电机通过导线连接；所述第一电机与所述车灯通过导线连接；所述第二电机与所述车灯通过导线连接。

所述角度传感器用于采集方向盘转动的角度；所述距离传感器用于采集汽车底盘与地面间的距离；所述微处理器用于通过所述角度传感器采集方向盘转动的角度，通过所述距离传感器采集汽车底盘与地面间的距离，所述微处理器根据方向盘转动的角度以及汽车底盘与地面间的距离分别通过第一控制信号控制所述第一电机，第二控制信号控制所述第二电机；所述第一电机根据第一控制信号控制车灯的位置；所述第二电机根据第二控制信号控制车灯的位置。

本发明所述微处理器采用stm32f103芯片。

结合图1以及图2介绍本发明的实施过程。本发明实施例的具体步骤为：

步骤1：微处理器根据相邻的两个采样时刻距离传感器采集的高度计算垂直方向的角度，根据角度传感器采集方向盘转角的角度；

步骤1中所述相邻的两个采样时刻距离传感器采集的高度为：

在采样时刻tn采得的高度为hn，在采样时刻tn+1采集的高度为hn+1

步骤1中所述垂直方向的角度为：

其中，v为汽车行驶的速速；

角度传感器采集方向盘转角的角度为

步骤2：根据垂直方向的角度通过pwm控制算法通过微处理器产生的第一控制信号控制车灯的竖直位置，根据方向盘转角的角度通过微处理器产生的第二控制信号控制车灯的水平位置。

步骤2中所述微处理器产生的第一控制信号为：

其中，k1为第一控制系数；

步骤2中所述微处理器产生的第二控制信号为：

其中，k2为第二控制系数；

微处理器根据d1产生占空比为d1的pwm控制信号，根据pid控制算法控制第一电机以控制车灯的竖直位置；

微处理器根据d2产生占空比为d2的pwm控制信号，根据pid控制算法控制第二电机以控制车灯的水平位置。

尽管本说明书较多地使用了角度传感器、距离传感器、微处理器、第一电机、第二电机、车灯等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便的描述本发明的本质，把它们解释成任何二种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。