【正文】 要求就更高了。系統(tǒng)取得輪速所花的時(shí)間分為硬件轉(zhuǎn)換時(shí)間和軟件計(jì)算時(shí)間。這兩者之間又以軟件時(shí)間的開銷為大。最極端的情況是一個(gè)循環(huán)的時(shí)間都花在了輪速的計(jì)算上。由于有著這樣的限制 ，輪速算法不可能設(shè)計(jì)得很復(fù)雜。ABS 輪速的精度對(duì)其以后的輪加減速度和參考車速的計(jì)算精度影響很大。所以輪速算法應(yīng)能對(duì)輪速原始信號(hào)中的粗大誤差加以識(shí)別、剔 除，或者抑制粗大誤差的影響。實(shí)用的輪速算法采用測(cè)量脈沖的寬度， 經(jīng)過數(shù)字濾波 ，從而 對(duì)輪速的結(jié)果進(jìn)行合理性的判斷修正。 電子控制單元 ABS 的電子控制單元 (Electronic Control Unit)，簡稱 ECU。它的主要作用是接收輪速傳感器等輸入信號(hào)，計(jì)算出輪速、參考車速、車輪減速度、滑移率 等，并進(jìn)行判斷，輸出控制指令，控制制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器等進(jìn)行 工作 。 ECU 一般由以下幾個(gè)基本電路：輪速傳感器的輸入放大，整形電路、運(yùn)算電路、電磁閥驅(qū)動(dòng)電路、回油泵驅(qū)動(dòng)電路、穩(wěn)壓電源、電源監(jiān)控電路和故障診斷電路。大多數(shù)電子控制單元是以微處理器為基礎(chǔ)，采用 專用集成電路，一般至少有一個(gè)微處理器來確?？焖?、可靠地處理數(shù)據(jù)，如圖 。 圖 ABS 電子控制單元 壓力調(diào)節(jié)單元 壓力調(diào)節(jié)單元 (Hydraulic Control Unit)，簡稱 HCU，是 ABS 中的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，也是 ABS 液壓系統(tǒng)的核 心部件，如圖 所示。其作用接受 ABS 電子控制單元的指令，驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)器中的電磁閥動(dòng)作 (或油泵電機(jī)動(dòng)作 )，實(shí)現(xiàn)輪缸壓力的調(diào)節(jié)。其結(jié)構(gòu)原理及性能特征對(duì) ABS 的控制性能產(chǎn)生及其重要的影響。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 論文 5 圖 ABS 液壓調(diào)節(jié)單元內(nèi)部結(jié)構(gòu) HCU 要按既定的壓力控制模式，有效地對(duì)制動(dòng)壓力實(shí)施控制，又必須滿足以下基本要求： 通常助力式和動(dòng)力式液壓制動(dòng)系的促動(dòng)時(shí)間為 。 ABS 的促動(dòng)時(shí)間應(yīng)小于上述時(shí)間。目前，典型 HCU 的反應(yīng)時(shí)間僅為 ，而 ECU 每秒可進(jìn)行 200次左右計(jì)算。一般來講， HCU 的頻率為 5～ 10 次 /秒時(shí)，即可達(dá)到使用要求。 HCU 對(duì)制動(dòng)壓力實(shí)施有效控制，應(yīng)使增壓和減壓速率適當(dāng)。壓力調(diào)節(jié)速率決定了制動(dòng)器摩擦力矩的調(diào)節(jié)速率和控制過程中加、減速度的大小。加、減速度絕對(duì)值小，則制動(dòng)效能低下；加、減速度絕對(duì)值大，會(huì)使 ABS 難以控制，此時(shí)不僅影響制動(dòng)效能，而且會(huì)使車輛制動(dòng)時(shí)舒適性降低。可見壓力調(diào)節(jié)速率是否得當(dāng)，將影響 ABS 控制質(zhì)量。 合理的制動(dòng)壓力取決于路面條件、氣象條件、車輛類別及承載情況等。制動(dòng)壓力波動(dòng)不宜太大，否則制動(dòng)摩擦力矩波動(dòng)范圍大，路面制動(dòng) 力波動(dòng)范圍也增大，會(huì)使車輛傳動(dòng)系的沖擊損傷也大。并且過大的制動(dòng)壓力波動(dòng)會(huì)引起制動(dòng)管路的震動(dòng)，影響 ABS 的控制效果。 HCU 主要有電磁閥、蓄能器、回油泵，以及一些輔助液壓閥等構(gòu)成。它與 ECU 封裝在一起。 HCU 中共有 4 對(duì)用于防抱死制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)的高速開關(guān)電磁閥。每對(duì)高速開關(guān)閥又由一個(gè)常開閥 (又稱加壓閥 )和一個(gè)常閉閥 (又稱減壓閥 )組成。每對(duì)電磁閥對(duì)一個(gè)控制通道進(jìn)行獨(dú)立防抱死制動(dòng)壓力控制。 4 個(gè)常開閥分別設(shè)置在制動(dòng)主缸兩腔和液壓助力室至各制動(dòng)輪缸的制動(dòng)管路中；而另 4 個(gè)常閉閥分別設(shè)置在各個(gè)制動(dòng)輪缸至蓄能器的制動(dòng)液通 路中。在防抱死制動(dòng)過程中，通過 HCU 電磁閥的開關(guān)動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)壓力的調(diào)節(jié)。通常在制動(dòng)開始時(shí)，系統(tǒng)中的各電磁閥均不通電，常開閥和常閉閥都處于斷電狀態(tài)，常開閥開啟，常閉閥關(guān)閉，主缸的高壓制動(dòng)液經(jīng)常開閥進(jìn)入制動(dòng)輪缸而不能進(jìn)入蓄能器。 HCU 從結(jié)構(gòu)上保證各制動(dòng)輪缸的制動(dòng)壓力與制動(dòng)踏板行程，以及制動(dòng)踏板力成比例關(guān)系，隨著制動(dòng)壓力的增加，輪速迅速降低而趨于抱死狀態(tài)時(shí)， ECU 根據(jù)輸入的輪速信號(hào)判斷出系統(tǒng)下一個(gè)控制周期應(yīng)進(jìn)入減壓狀態(tài)，常開閥和常閉黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 論文 6 閥都通電，常開閥關(guān)閉，常閉閥打開，輪缸內(nèi)的制動(dòng)液經(jīng)常閉閥進(jìn)入蓄能器；隨著制 動(dòng)壓力的降低，當(dāng)輪速逐漸恢復(fù)到一定值時(shí)， ECU 判斷出當(dāng)前需要處于保壓狀態(tài)，常開閥通電，常開閥關(guān)閉，常閉閥斷電，輪缸中的制動(dòng)液被封閉在兩個(gè)電磁閥之間?；赜捅玫淖饔檬菍⑿钅芷髦械闹苿?dòng)液泵回主缸。經(jīng)過這樣幾個(gè)控制循環(huán)，汽車就完成制動(dòng)過程，達(dá)到減速停車的目的。 ABS 工作原理 汽車在 行駛 過程中，車輪在路面上的縱向運(yùn)動(dòng)可有滾動(dòng)與滑動(dòng)兩種形式，車輪相對(duì)于路面的滑動(dòng)又可分為滑移與滑動(dòng)兩種形式 .試驗(yàn)表明，當(dāng)輪胎在路面上滑移時(shí)，將改變輪胎與地面間的附著系數(shù)，因而也改變了汽車的制動(dòng)力。隨著制動(dòng)壓力的升高，在與輪速 旋轉(zhuǎn)相反的方向上將產(chǎn)生地面制動(dòng)力矩，輪速開始減小，隨著制動(dòng)力的增加，車輪開始產(chǎn)生滑移，車輪滾動(dòng)的成份越來越少，而滑動(dòng)的成份越來越多，一般用滑移率 S 來描述制動(dòng)時(shí)車輪的滑移程度，如公式（ ）。 100%VRS V????? () 式中， V—汽車行駛速度 ； S—滑移率 ； ω—車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度 ABS 的產(chǎn)生離不開前人對(duì)路面特性的研究。隨著人們對(duì)輪胎與路面間的互相作用機(jī)理和輪胎動(dòng)力學(xué)認(rèn)識(shí)的不斷加深，在研究中得到了如 圖 所示的路面附著系數(shù) μ 與車輪滑移率 S 的關(guān)系。 在輪胎和地面的接觸面上還存在著另一個(gè)摩擦力，它作用在車輪的側(cè)向，稱為側(cè)向附著力。側(cè)向附著力越大汽車的方向穩(wěn)定性就越好。汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤使車輪產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)角，相應(yīng)的產(chǎn)生了側(cè)向附著力，使汽車持續(xù)曲線運(yùn)動(dòng)。決定側(cè)向附著力大小的摩擦系數(shù)稱為側(cè)向附著系數(shù)，側(cè)向附著系數(shù)隨滑移率的增大而減小。 圖 車輪滑移率與路面附著系數(shù)的關(guān)系 由圖 可知，隨著制動(dòng)力的 增加，車輪的滑移率也在不斷增加，隨著滑移Sc 滑移率 S 縱向附著系數(shù)g? 側(cè)向附著系數(shù) y? ? 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 論文 7 率 S 的增加，縱向附著系數(shù)會(huì)達(dá)到一個(gè)峰值點(diǎn) μh，其對(duì)應(yīng)的滑移率為 Sc。當(dāng)滑移率繼續(xù)增加到 SSc 時(shí)，縱向附著系數(shù)開始減小，當(dāng) S＝ 100％時(shí)，即車輪抱死拖滑，縱向附著系數(shù)降低到最小值 μg，這時(shí)地面制動(dòng)力最小，導(dǎo)致制動(dòng)距離增加。由圖 可看出，隨著滑移率的增加，側(cè)向附著系數(shù)在不斷減小， 當(dāng) S＝ 100％ 時(shí)，汽車抗側(cè)向干擾的能力接近于零。在傳統(tǒng)制動(dòng)的情況下，汽車緊急制動(dòng)時(shí)極易發(fā)生車輪抱死，即滑移率 S＝ 100％，這樣不但沒有充分利用路面提供的縱向附著力，導(dǎo)致制動(dòng)距離加長，而且更 為嚴(yán)重的是，此時(shí)側(cè)向附著系數(shù)非常小，抗側(cè)滑能力非常低，也幾乎喪失了轉(zhuǎn)向能力 [5]。如果汽車此時(shí)受到很小的側(cè)向干擾 (如汽車重力的橫向分力、路面不平整產(chǎn)生的橫向力、橫向風(fēng)力等 )，就有可能使汽車發(fā)生側(cè)向滑動(dòng)，跑偏或者甩尾掉頭等危險(xiǎn)工況。另外，如果制動(dòng)時(shí)車輪經(jīng)常抱死，會(huì)加劇輪胎的摩損，大大降低輪胎的使用壽命。 汽車 ABS 通過自動(dòng)調(diào)節(jié)制動(dòng)力矩，使滑移率保持在最佳滑移率 Sc 附近，充分利用了輪胎與路面的附著能力，提高了制動(dòng)性能，縮短了制動(dòng)距離，同時(shí)又保持了較大的側(cè)向附著系數(shù)，提高了汽車的抗側(cè)滑能力和轉(zhuǎn)向能力，防止制動(dòng)過 程中側(cè)滑、跑偏和甩尾現(xiàn)象的發(fā)生，保證制動(dòng)時(shí)的安全性，減少交通事故的發(fā)生。 AMESIM 在汽車防抱死技術(shù)方面應(yīng)用 汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng) 涉及到自動(dòng)化、機(jī)械、 液壓、氣動(dòng)、電、磁以及熱等多學(xué)科領(lǐng)域的集成和相互作用，為了準(zhǔn)確地仿真此類系統(tǒng)，就需要適合系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)的仿真平臺(tái)。 AMESim(Advanced Modeling Environment for Sim