【正文】 ，并且需要大量的經驗，不僅耗資巨大，而且延長了產品的開發(fā)周期。而 ABS 可以在制動過程中自動、高頻地對制動系統(tǒng)壓力進行調節(jié)，從而對制動力進行調節(jié)，使車輪滑移率保持在理想滑移率附近，既防止車輪抱死，又充分利用了車輪與路面的附著能力，縮短了制動距離，提高了汽車制動過程中的方 向穩(wěn)定性和轉向操作能力，達到了最佳制動效果的目的。目前國內許多汽車公司已經開始進行汽車自主研發(fā)，要在商業(yè)的競爭中脫穎而出，要擁有自主知識產權的汽車，要使我國由一個汽車大國變?yōu)橐粋€汽車強國，就必須進行汽車關鍵零部件的自主研發(fā)。黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 論文 1 第 1 章 緒 論 研究目的與意義 隨著我國汽車工業(yè)的發(fā)展，就必須進行汽車關鍵零部件的自主研發(fā)。汽車制動過程中的安全性也已成為人們關注的焦點，防抱死制動系統(tǒng) ABS 是汽車關鍵的零部件之一，因此國家、企業(yè)和高校都投入了大量 的人力和資源對 ABS 進行自主研發(fā)。 ABS 控制的關鍵之一就是控制制動過程中的滑移率，從而提高路面附著系數(shù)的利用率，縮短制動距離，提高制動的穩(wěn)定性。 目前國內外也有人應用新的控制理論，進行 ABS 控制的探討。 1936 年，德國博世公司 (BOSCH)申請一項電液控制的 ABS 裝置專利，促進了 ABS 技術在汽車上的應用。 ABS 控制部分采用了電子控制，其反應速度、控制精度和可靠性都顯著提高 [3]，制動效果也明顯改善，同時其體積逐步也變小，質量也逐步減輕，控制與診斷功能不斷增強，價格也逐漸降低。ABS 裝置制造商主要有 :德國博世公司 (BOSCH)，歐、美、日、韓國家的汽車采用的最多 。東風汽車公司從 80 年代初開始研究 ABS，該公司對 Wabco 公司的 ABS 產品進行了剖析、試驗、改進和消化吸收，將 Wabco 的 ABS 裝在 EQ145 型車上并在各種路面上進行試驗。該公司 于 1993 年投產，當年生產 ABS 5000 套。減小 ABS 體積的主要途徑有優(yōu)化結構設計 (如減小壓力調節(jié)器 )及增加集成度。與此相類似的是汽車驅動防滑系統(tǒng) (ASR)，其作用是防止汽車在加速過程中打滑，以保證汽車加速時的方向穩(wěn)定性、操縱性，其控制機理仍然是通過控制縱向滑移率來控制縱向力，可見， ABS 和 ASR 是密切相關的，因此常將它們結 合在一起使用，構成行使安全系統(tǒng)。 汽車 ABS 結構與 工作原理 傳感器 汽車 ABS 輪速傳感器是 ABS 的信息感知元件，為了防止車輪抱死，控制程序必須知道單個車輪的實時速度。這兩者之間又以軟件時間的開銷為大。所以輪速算法應能對輪速原始信號中的粗大誤差加以識別、剔 除，或者抑制粗大誤差的影響。 ECU 一般由以下幾個基本電路：輪速傳感器的輸入放大，整形電路、運算電路、電磁閥驅動電路、回油泵驅動電路、穩(wěn)壓電源、電源監(jiān)控電路和故障診斷電路。其結構原理及性能特征對 ABS 的控制性能產生及其重要的影響。一般來講， HCU 的頻率為 5～ 10 次 /秒時，即可達到使用要求。可見壓力調節(jié)速率是否得當，將影響 ABS 控制質量。 HCU 主要有電磁閥、蓄能器、回油泵，以及一些輔助液壓閥等構成。每對電磁閥對一個控制通道進行獨立防抱死制動壓力控制。 HCU 從結構上保證各制動輪缸的制動壓力與制動踏板行程，以及制動踏板力成比例關系，隨著制動壓力的增加，輪速迅速降低而趨于抱死狀態(tài)時， ECU 根據(jù)輸入的輪速信號判斷出系統(tǒng)下一個控制周期應進入減壓狀態(tài)，常開閥和常閉黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 論文 6 閥都通電，常開閥關閉，常閉閥打開，輪缸內的制動液經常閉閥進入蓄能器；隨著制 動壓力的降低，當輪速逐漸恢復到一定值時， ECU 判斷出當前需要處于保壓狀態(tài)，常開閥通電，常開閥關閉，常閉閥斷電，輪缸中的制動液被封閉在兩個電磁閥之間。隨著制動壓力的升高，在與輪速 旋轉相反的方向上將產生地面制動力矩，輪速開始減小，隨著制動力的增加，車輪開始產生滑移，車輪滾動的成份越來越少，而滑動的成份越來越多，一般用滑移率 S 來描述制動時車輪的滑移程度，如公式（ ）。側向附著力越大汽車的方向穩(wěn)定性就越好。當滑移率繼續(xù)增加到 SSc 時，縱向附著系數(shù)開始減小，當 S＝ 100％時，即車輪抱死拖滑，縱向附著系數(shù)降低到最小值 μg，這時地面制動力最小，導致制動距離增加。另外，如果制動時車輪經常抱死，會加劇輪胎的摩損，大大降低輪胎的使用壽命。 AMESIM 系統(tǒng)仿真平 臺，提供了系統(tǒng)工程設計的完整環(huán)境和多學科領域系統(tǒng)的各類模型庫，包括控制應用庫、機械應用庫、流體應用庫、電磁應用庫、熱分析應用庫以及內燃機應用庫等。 通過對 ABS 原理的深入研究，對制動過程的深入分析以及對多種控制方黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 論文 8 法特點的分析，在 MATLAB/Simulink 中搭建 ABS 模型，將 ABS 對整車的性能影響進行仿真，并對仿真結果進行分析來證明方法的可行性。 車 輛 運 動 方 程 ： MV F?? () 車輪運動方程： x b g bI F r T T T?? ? ? ? () 車輪縱向摩擦力： xFN?? () 定義滑移率為： 100%VRS V???? 黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 論文 9 圖 單輪車輛模型 式中， M－汽車的質量； V－汽車的速度； Fx－地面制動力； I－車輪轉動慣量； ω－車輪角速度； r－車輪滾動半徑； Tb－制動力矩； Tg－輪胎和地面間的制動力矩； μ－附著系數(shù)； N－車輪對地面法向反力 根據(jù)車輛的運動方程 （ ） ， （ ） ， （ ） 建立 Simulink 仿真模型，輸入位置動力和縱向附著系數(shù)，輸出為車輛速度、車輪轉速及制動距離，仿真模型如圖 所示。由于 ABS 是一種快速反應機構，執(zhí)行機構的動態(tài)特性起著至關重要的作用 。真空助力器閥口中的氣流為亞聲流速狀態(tài)。 00d SASt VQ???? () 進入制動輪缸的油液會呈現(xiàn)三種狀態(tài)：增壓，保壓，減壓 ： DPetVdQ d?? () VD—油缸及管路容積 e? —油液的體積彈性模量 在增壓過程，制動缸體積變化情況： ()2PstedDd K P PdK C AV? ???? () ：在減壓過程，由制動缸排除的油液為： 2( P )RRd PQ C A ???? () PR— 回油壓力 。工程師在一個基于工程應用的 AMESim 友好環(huán)境下可研究任何元件或者系統(tǒng)的穩(wěn) 態(tài)和動態(tài)性能。大量的用戶群使得 AMESim 已經成為世界范圍內的車輛，發(fā)動機，越野設備，航天航空，船舶，軌道交通，冶金設備，海洋工程以及重型設備等工業(yè)領域內的多學科專業(yè)，包括控制、流體、機械、熱分析、電、磁以及能源等復雜工程系統(tǒng)建模與仿真的首選平臺 [11]。由于是基于結構單元建模，因此可以非常直接和直觀地理解模型層次。具體的 ABS液壓系統(tǒng)工作過程分析 ： 常規(guī)制動過程： 電磁閥