【正文】 ，并且需要大量的經(jīng)驗(yàn)，不僅耗資巨大，而且延長(zhǎng)了產(chǎn)品的開發(fā)周期。而 ABS 可以在制動(dòng)過程中自動(dòng)、高頻地對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而對(duì)制動(dòng)力進(jìn)行調(diào)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(dòng)距離，提高了汽車制動(dòng)過程中的方 向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向操作能力，達(dá)到了最佳制動(dòng)效果的目的。目前國(guó)內(nèi)許多汽車公司已經(jīng)開始進(jìn)行汽車自主研發(fā)，要在商業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出，要擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的汽車，要使我國(guó)由一個(gè)汽車大國(guó)變?yōu)橐粋€(gè)汽車強(qiáng)國(guó)，就必須進(jìn)行汽車關(guān)鍵零部件的自主研發(fā)。黑龍江工程學(xué)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(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展，就必須進(jìn)行汽車關(guān)鍵零部件的自主研發(fā)。汽車制動(dòng)過程中的安全性也已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，防抱死制動(dòng)系統(tǒng) ABS 是汽車關(guān)鍵的零部件之一，因此國(guó)家、企業(yè)和高校都投入了大量 的人力和資源對(duì) ABS 進(jìn)行自主研發(fā)。 ABS 控制的關(guān)鍵之一就是控制制動(dòng)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(dòng)距離，提高制動(dòng)的穩(wěn)定性。 目前國(guó)內(nèi)外也有人應(yīng)用新的控制理論，進(jìn)行 ABS 控制的探討。 1936 年，德國(guó)博世公司 (BOSCH)申請(qǐng)一項(xiàng)電液控制的 ABS 裝置專利，促進(jìn)了 ABS 技術(shù)在汽車上的應(yīng)用。 ABS 控制部分采用了電子控制，其反應(yīng)速度、控制精度和可靠性都顯著提高 [3]，制動(dòng)效果也明顯改善，同時(shí)其體積逐步也變小，質(zhì)量也逐步減輕，控制與診斷功能不斷增強(qiáng)，價(jià)格也逐漸降低。ABS 裝置制造商主要有 :德國(guó)博世公司 (BOSCH)，歐、美、日、韓國(guó)家的汽車采用的最多 。東風(fēng)汽車公司從 80 年代初開始研究 ABS，該公司對(duì) Wabco 公司的 ABS 產(chǎn)品進(jìn)行了剖析、試驗(yàn)、改進(jìn)和消化吸收，將 Wabco 的 ABS 裝在 EQ145 型車上并在各種路面上進(jìn)行試驗(yàn)。該公司 于 1993 年投產(chǎn)，當(dāng)年生產(chǎn) ABS 5000 套。減小 ABS 體積的主要途徑有優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (如減小壓力調(diào)節(jié)器 )及增加集成度。與此相類似的是汽車驅(qū)動(dòng)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(shí)的方向穩(wěn)定性、操縱性，其控制機(jī)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(guān)的，因此常將它們結(jié) 合在一起使用，構(gòu)成行使安全系統(tǒng)。 汽車 ABS 結(jié)構(gòu)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(gè)車輪的實(shí)時(shí)速度。這兩者之間又以軟件時(shí)間的開銷為大。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。 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。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。一般來講， HCU 的頻率為 5～ 10 次 /秒時(shí)，即可達(dá)到使用要求。可見壓力調(diào)節(jié)速率是否得當(dāng)，將影響 ABS 控制質(zhì)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(gòu)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。 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。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（ ）。側(cè)向附著力越大汽車的方向穩(wěn)定性就越好。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。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。 AMESIM 系統(tǒng)仿真平 臺(tái)，提供了系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)的完整環(huán)境和多學(xué)科領(lǐng)域系統(tǒng)的各類模型庫(kù)，包括控制應(yīng)用庫(kù)、機(jī)械應(yīng)用庫(kù)、流體應(yīng)用庫(kù)、電磁應(yīng)用庫(kù)、熱分析應(yīng)用庫(kù)以及內(nèi)燃機(jī)應(yīng)用庫(kù)等。 通過對(duì) ABS 原理的深入研究，對(duì)制動(dòng)過程的深入分析以及對(duì)多種控制方黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 論文 8 法特點(diǎn)的分析，在 MATLAB/Simulink 中搭建 ABS 模型，將 ABS 對(duì)整車的性能影響進(jìn)行仿真，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析來證明方法的可行性。 車 輛 運(yùn) 動(dòng) 方 程 ： MV F?? () 車輪運(yùn)動(dòng)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(xué)院本科生畢業(yè) 論文 9 圖 單輪車輛模型 式中， M－汽車的質(zhì)量； V－汽車的速度； Fx－地面制動(dòng)力； I－車輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； ω－車輪角速度； r－車輪滾動(dòng)半徑； Tb－制動(dòng)力矩； Tg－輪胎和地面間的制動(dòng)力矩； μ－附著系數(shù)； N－車輪對(duì)地面法向反力 根據(jù)車輛的運(yùn)動(dòng)方程 （ ） ， （ ） ， （ ） 建立 Simulink 仿真模型，輸入位置動(dòng)力和縱向附著系數(shù)，輸出為車輛速度、車輪轉(zhuǎn)速及制動(dòng)距離，仿真模型如圖 所示。由于 ABS 是一種快速反應(yīng)機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性起著至關(guān)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(jìn)入制動(dòng)輪缸的油液會(huì)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(dòng)缸體積變化情況： ()2PstedDd K P PdK C AV? ???? () ：在減壓過程，由制動(dòng)缸排除的油液為： 2( P )RRd PQ C A ???? () PR— 回油壓力 。工程師在一個(gè)基于工程應(yīng)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(dòng)態(tài)性能。大量的用戶群使得 AMESim 已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)的車輛，發(fā)動(dòng)機(jī)，越野設(shè)備，航天航空，船舶，軌道交通，冶金設(shè)備，海洋工程以及重型設(shè)備等工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的多學(xué)科專業(yè)，包括控制、流體、機(jī)械、熱分析、電、磁以及能源等復(fù)雜工程系統(tǒng)建模與仿真的首選平臺(tái) [11]。由于是基于結(jié)構(gòu)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(dòng)過程： 電磁閥