【正文】 胎與路面之間的制動力系數(shù)與滑移率有著密切的關(guān)系，這種函數(shù)關(guān)系通常用滑移率—制動力系數(shù)特性曲線來描述。當汽車轉(zhuǎn)向或行駛在彎曲的道路上時，由于慣性等因素的作用，車輪受到側(cè)向力的作用。作用在制動輪上的制動器制動力越大，車輪滾動的成分越少，而滑動的成分越多。地面制動力和側(cè)動力實質(zhì)上是輪胎與路面之間的“摩擦力” ，與汽車輪胎上所受的法向反作用力 Fz 成正比，即Fx=fxFz Fy=fyFz 式中，比例系數(shù) fx 和 fy 分別為稱為制動力系數(shù)和側(cè)向力系數(shù)。為了研究車輪的運動及車輪和路面之間的作用力，建立如圖 示的輪胎坐標系（為簡化起見，車輪的內(nèi)外傾角沒有參考） 。而造成制動跑偏、側(cè)滑和失去轉(zhuǎn)向能力的原因是汽車與路面之間的側(cè)向力太小。從 1932年發(fā)展至今的汽車防抱死制動系統(tǒng)是汽車上應(yīng)用最為廣泛和成功的機電一體化系統(tǒng)之一，其英文名稱為 Antilock Braking System，簡稱 ABS，它是汽車上的一種主動安全裝置，用于防止汽車制動時車輪抱死，以獲得最佳效果。ASR 也是典型的機電一體化控制系統(tǒng)，其作用是在汽車的啟動和加速過程中，控制傳遞到驅(qū)動輪上的驅(qū)動力矩，防止車輪空轉(zhuǎn)，從而使啟動和加速過程快速而穩(wěn)定，ABS 制造公司常將二者集成為一體，實現(xiàn)信息與資源的共享。美國 1994年 8月頒布的商用汽車 ABS 法規(guī)規(guī)定：截止到 1996年，全國新出廠的氣壓制動在貨車和氣壓制動公共汽車均應(yīng)安裝 ABS；采用液壓制動系統(tǒng)的整體式載貨車和公共汽車，規(guī)定在 1998年必須安裝 ABS。據(jù)估計，20 世紀初美國的汽車基本裝備了該系統(tǒng)，全世界汽車 ABS 裝備的比率將達到 90%以上。早期的 ABS 系統(tǒng)主要用在飛機、火車和掛車上，在汽車上的應(yīng)用盡管在20世紀 50 年代就已經(jīng)開始，但普及一直很緩慢，主要原因是當時的 ABS 采用機械式調(diào)控裝置，難以滿足復雜工況的需求。ABS 實際就是這種制動過程的自動控制系統(tǒng)，它根據(jù)車輪的運動狀態(tài)自動調(diào)節(jié)作用在制動盤或制動輪鼓上的制動力，防止制動輪抱死，使車輪與道路路面之間的制動力和側(cè)向力盡可能達到最大，從而減小制動距離，提高制動時汽車行駛方向穩(wěn)定性。國內(nèi)外的統(tǒng)計分析表明，制動跑偏，側(cè)滑和失去轉(zhuǎn)向能力是造成交通事故的主要原因之一。制動時汽車的方向穩(wěn)定性是指汽車在制動過程中維持直線行駛或按預定彎道行駛的能力。制動距離是指汽車以一定的速度行駛時，從駕駛員開始操作制動控制裝置（踩制動踏板）到汽車完全停住為止所駛過的距離。這還不包括電子控制裝置中的液壓系統(tǒng)、電液控制閥、驅(qū)動油缸及各類傳感器等的成本，如果把這些輔助裝置的成本計算在內(nèi)，則電子控制裝置占整車的成本比圖中所示的比例還要高一些。其他：刮雨器自動控制、全自動空調(diào)、車窗開關(guān)自動控制、汽車導航系統(tǒng)、安全氣囊。目 錄1概述................................................................. 1 ........................................... 1 ABS制動效果評價 ................................................... 2 ABS工作原理 ....................................................... 3 ABS應(yīng)用進展 ....................................................... 4 小結(jié) ............................................................... 5 2 ABS理論基礎(chǔ)......................................................... 6 ..................................... 6 制動力系數(shù)與側(cè)向力系數(shù)特性曲線 ..................................... 9 最佳滑移率范圍 .................................................... 12 小結(jié) .............................................................. 12 3 ABS構(gòu)造與工作原理.................................................. 13 輪速傳感器 ........................................................ 13 ABS執(zhí)行器 ........................................................ 14 .................................................... 15 ................................................ 16 ABS ECU........................................................... 19 小結(jié) .............................................................. 21 4 ABS控制技術(shù)........................................................ 22 ABS控制通道 ...................................................... 22 ABS控制方式 ...................................................... 23 ABS控制方法 ...................................................... 24 邏輯門限值控制 ................................................. 24 PID控制........................................................ 25 模糊控制 ....................................................... 26 ABS控制過程 ...................................................... 26 小結(jié) .............................................................. 29 5 典型 ABS介紹 ....................................................... 30 6 討論與總結(jié) ......................................................... 32 參考文獻 ............................................................. 34 致謝 ................................................................. 35 1 概述 汽車電子控制技術(shù)發(fā)展概況隨著現(xiàn)代汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，以微型計算機和傳感器為基礎(chǔ)的機電一體化在汽車上獲得廣泛的應(yīng)用，汽車中傳統(tǒng)的機械系統(tǒng)逐漸被基于微處理器和傳感器的機電一體化系統(tǒng)所代替，現(xiàn)代汽車已發(fā)展成機械技術(shù)、電子技術(shù)與信息科學緊密結(jié)合的高科技產(chǎn)品。底盤：變速器自動控制系統(tǒng)、電子控制空氣懸架系統(tǒng)、無極變速自動控制系統(tǒng)、防抱死制動系統(tǒng)、離合器自動控制系統(tǒng)、驅(qū)動力防滑系統(tǒng)、電子控制力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、車速自動控制系統(tǒng)、主動半主動懸架系統(tǒng)、汽車無人駕駛系統(tǒng)。圖 1976年到 2022年電子控制裝置占整車成本變化趨勢圖，從圖中可以看出，汽車電子控制裝置所占的比重逐年增加，到2022年電子控制裝置占整車成本到 7%以上。根據(jù)汽車制動動力學理論，汽車的制動效果主要用下列二個指標評價：（1）制動效果，即制動距離與制動減速度；（2）制動時汽車的方向穩(wěn)定性，即制動時汽車不發(fā)生跑偏、側(cè)滑以及失去轉(zhuǎn)向能力的性能。制動時，特別是緊急制動盡可能短，即車輪與路面之間的制動力盡可能大。前輪失去轉(zhuǎn)向能力是指彎道制動時，汽車不在按原來彎道行駛，而是沿彎道切線方向駛出，或者在直線行駛制動時，轉(zhuǎn)動方向盤后汽車仍然按直線方向行駛的現(xiàn)象。有經(jīng)驗的駕駛員有時采用所謂的“點剎” ，即先將制動踏板踩到底，稍微放松一下以后再踩到底，如此反復進行，直到汽車停住為止。隨后的 1936年，德國的 Bosch 公司將電器傳感器用于測量車輪的轉(zhuǎn)速，并用電動機對控制閥孔口的大小進行控制，以調(diào)節(jié)制動壓力，該技術(shù)被認為是 ABS 朝實用化方向邁出的最重要的一步，其原理一直延用至今。此后，ABS 技術(shù)得到快速發(fā)展，發(fā)達國家汽車裝備 ABS 的數(shù)量逐步增加。日本從 1991年 10月起規(guī)定，對總質(zhì)量超過 13 t的牽引車和總質(zhì)量超過 10t的運輸危險品的拖車以及在高速公路上行駛的大客車均須裝備 ABS。有時也稱為驅(qū)動力控制系統(tǒng)，其英文全稱為 Traction Control System，簡稱為 TRC。采用基于 CAN 總線的多控制系統(tǒng)集成網(wǎng)絡(luò)控制，將 ABS 與其他系統(tǒng)集成控制，可以節(jié)約成本，提高控制效率. 小結(jié)機電一體化在汽車上的成功應(yīng)用，明顯地提高了汽車的經(jīng)濟性、安全性、可靠性和舒適性，減少了汽車有害尾氣的排放，減低了汽車的環(huán)境噪聲污染。在造成交通事故中，制動跑偏，側(cè)滑和失去轉(zhuǎn)向能力是主要原因之一。2 ABS 理論基礎(chǔ) 制動過程中車輪的受力及運動分析汽車的制動效果與制動過程中車輪的運動狀態(tài)及車輪與路面之間的作用力密切相關(guān)。圖 輪胎坐標系 [12]制動過程中路面對輪胎的作用力可分解為三個坐標軸方向的分力：沿 x軸方向的分力為 Fx，即為地面制動力，又稱縱向力；沿 y 軸方向的分力為 Fy，稱之為側(cè)向力，或稱橫向力；研 z 軸方向的分力為 Fz，為路面對輪胎的法向