【正文】 () b—葉片寬度； e—轉(zhuǎn)子和定子間的偏心量； D—定子內(nèi)徑 制動(dòng)開(kāi)始時(shí)（不考慮油液的可壓縮性），由流量連續(xù)方程可求得活塞的運(yùn)動(dòng)速度為： p QV A?? () A? —油缸作用面積 設(shè)制動(dòng)器的間隙為 S0，則 消除間隙所需時(shí)間為 td。建模仿真過(guò)程 一般 分為四個(gè)步驟：構(gòu)建方案的模型；選擇模型復(fù)雜程度；設(shè)定模型的參數(shù)；仿真計(jì)算分析。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 論文 16 ABS 液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ABS 液壓系統(tǒng)主要由主缸、輪缸，控制閥組成。所有通路都被截?cái)啵? 制動(dòng)器制動(dòng)壓力保持不變。圖中模型包括： ECU 即信號(hào)處理裝置， PID 控制裝置， 線性信號(hào)源，信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置，助力器， 液壓調(diào)節(jié)器， 制動(dòng)主缸，制動(dòng)輪缸。因而研究和評(píng)價(jià) ABS 液壓調(diào)節(jié)器是十分重要的，下面 由以上元件依照實(shí)際工作原黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 論文 18 理連接，組成 ABS 液壓 調(diào)節(jié)模型。 圖 制動(dòng)主缸模型 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 論文 19 輪缸模型 制動(dòng)器采用鉗盤(pán)式制動(dòng)器。泵排量為，泵的轉(zhuǎn)速為 3000rev/min，如圖 。盤(pán)式制動(dòng)器為浮鉗式制動(dòng)器，鼓式制動(dòng) 器為領(lǐng)、從蹄式制動(dòng)器。如圖 為 制動(dòng) 力 仿真曲線 。此時(shí)蓄能器，一個(gè)作用是消除壓力的沖擊和脈動(dòng)，消除系統(tǒng)噪聲；另一個(gè)重要作用是儲(chǔ)存減壓所排出的液壓介質(zhì)，作為下次增壓的油源。主缸的壓力是由制動(dòng)踏板的行程 (即駕 駛員實(shí)施制動(dòng)時(shí)的操縱性 )決定的，所以，對(duì) ABS 車(chē)輛進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，要求駕駛員將制動(dòng)踏板踩到底，以保證輪缸增壓特性的穩(wěn)定性。由圖 ， ， 看出，通流面積 1mm2 節(jié)流系數(shù) 時(shí)，壓力變化曲線比較正常，按照規(guī)定完成增壓， 減 壓過(guò)程。 容積（cm3） 容積（cm3） 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 論文 30 圖 單輪車(chē)輛 Simulink 模型 通過(guò)仿真，可以得到車(chē)輛制動(dòng)時(shí)有、無(wú) ABS 作用下的制動(dòng)時(shí)間的差別，當(dāng)汽車(chē)以 70Km/h 的速度做減速行駛時(shí)，可將實(shí)際的車(chē)體速度 v 折算為此時(shí)車(chē)輪所對(duì)應(yīng)的角速度 r,在實(shí)際情況中，由于制動(dòng)力的存在，車(chē)輪并沒(méi)有做純滾動(dòng)，而是以 r 做滑動(dòng)滾動(dòng)，此時(shí)的 r 總是小于 v,這與仿真出來(lái)的結(jié)論是一致的如圖 。 AMESim 建模為調(diào)節(jié)器的研究提供了一種行之有效的方法。但由于 ABS 系統(tǒng)需要在增壓、保壓、減壓三種狀態(tài)下工作，根據(jù)一定的控制邏輯進(jìn)行切換，運(yùn)行 AMESIM 軟 件對(duì) ABS 液壓系統(tǒng)模型進(jìn)行仿真，分析 ABS 液壓系統(tǒng)響應(yīng)特性， 得出 制動(dòng)液的體積彈性模量越大， 粘 度越小，調(diào)節(jié)器表現(xiàn)的液壓特性越好 ，并且 節(jié)流系數(shù)和通流面積越大，表現(xiàn)的液壓特性越好 。 （ 2）通過(guò)分析汽車(chē) ABS 系統(tǒng)工作狀況，建立了 ABS 系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，為下面運(yùn)用軟件建立 ABS 模型提供理論依據(jù)。 本章小結(jié) 試驗(yàn)結(jié)果表明， 輪缸的壓力狀態(tài)切換過(guò)程存在一定的滯后，滯后特性對(duì)防抱死制動(dòng)效果將產(chǎn)生不利影響，并分析了電磁閥和制動(dòng)液體積彈性模 量和粘度參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響 ， 制動(dòng)液的體積彈性模量越 小 ，黏度越小，調(diào)節(jié)器表現(xiàn)的液壓特性越好 。 Simulink 是采用模塊組合的方法來(lái)創(chuàng)建動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的計(jì)算模型，其特點(diǎn)是快速準(zhǔn)確 。 圖 體積彈性模量 20xx0pa 粘度 圖 體積彈性模量 10000pa 粘度 壓力（bar） 壓力（bar） 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 論文 28 圖 體積彈性模量 10000pa 粘度 60cp 閥節(jié)流系數(shù)和通流面積對(duì)液壓系統(tǒng)的影響 對(duì)系統(tǒng)在增壓 ，減 壓階段時(shí)進(jìn)行分析，在液體流經(jīng)閥口時(shí)，通過(guò)改變節(jié)流口通流截面積的大小或通流通道的長(zhǎng)短來(lái)改變液阻，從而控制通過(guò)閥口德流量，閥口大小對(duì)流量穩(wěn)定性的控制質(zhì)量影響極大。根據(jù)曲線可看出電磁閥切換滯后約 25ms。增壓過(guò)程中，減壓閥處于關(guān)閉狀態(tài)。 表 車(chē)輛 參數(shù) 最大踏板力 500(N) 空氣阻力系數(shù) 轎車(chē)迎 風(fēng)面積 (m2) 車(chē)輪靜力半徑 268(mm) 前后制動(dòng)器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 前 42( ),后 20( ) 輪缸活塞的直徑 (mm) 制動(dòng)工作容積 (cm) 制動(dòng)管路最大液壓 12(MPa) 制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比 制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)及主缸機(jī)械效率 增壓閥節(jié)流面積 工作溫度 ℃ 回油泵排量 蓄能器容量 3ml 液壓介質(zhì)密度 850kg/m3 液壓介質(zhì)體積彈性模量 17000bar 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 論文 22 基 于 AMESIM 汽車(chē) ABS 液壓 系統(tǒng)仿真 制動(dòng)力 曲線 制動(dòng)力輸入為 系統(tǒng)關(guān)鍵部分，作為系統(tǒng)的輸入，經(jīng)過(guò)信號(hào)放大裝置傳遞給系統(tǒng)，各個(gè)部件根據(jù)信號(hào)源的輸入量的大小，決定輸出的值所以尤為關(guān)鍵。建模仿真過(guò)程分為四個(gè)步驟：構(gòu)建方案的模型；選擇模型復(fù)雜程度；設(shè)定模型的參數(shù)；仿真計(jì)算分析 ，為下一章的仿真提供了系統(tǒng)模型。 圖 電 磁閥 模型 液壓泵模型 在液壓系統(tǒng)中，液壓泵把驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓系統(tǒng)中油液的壓力能，供系統(tǒng)使用。 本文也采用了串列雙腔主缸模型，主缸的 AMESim 模型如圖 所示。如圖 。 設(shè)定仿真參數(shù)，運(yùn)行仿真，查看結(jié)果。與此同時(shí)， ABS 電機(jī)帶動(dòng)回液泵工作，把流回蓄能器的制動(dòng)液加壓送回制動(dòng)主缸。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。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。真空助力器閥口中的氣流為亞聲流速狀態(tài)。 車(chē)輛運(yùn)動(dòng)方程 ： MV F?? () 車(chē)輪運(yùn)動(dòng)方程： x b g bI F r T T T? ? ? ? ? () 車(chē)輪縱向摩擦力： xFN?? () 定義滑移率為： 100%VRS V???? 圖 單輪車(chē)輛模型 式中， M－汽車(chē)的質(zhì)量； V－汽車(chē)的速度； Fx－地面制動(dòng)力； I－車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； ω－車(chē)輪角速度； r－車(chē)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(chē)輪對(duì)地面法向反力 根據(jù)車(chē)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(chē)輛速度、車(chē)輪轉(zhuǎn)速及制動(dòng)距離，仿真模型如圖 所示。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(lèi)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。當(dāng)滑移率繼續(xù)增加到 SSc 時(shí)，縱向附著系數(shù)開(kāi)始減小，當(dāng) S＝ 100％時(shí)，即車(chē)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。隨著制動(dòng)壓力的升高，黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 論文 7 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(kāi)始減小，隨著制動(dòng)力的增加，車(chē)輪開(kāi)始產(chǎn)生滑移，車(chē)輪滾動(dòng)的成份越來(lái)越少，而滑動(dòng)的成份越來(lái)越多，一般用滑移率 S 來(lái)描述制動(dòng)時(shí)車(chē)輪的滑移程度，如公式（ ）。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。可見(jiàn)壓力調(diào)節(jié)速率是否得當(dāng)，將影響 ABS 控制質(zhì)量。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。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。 汽車(chē) ABS 結(jié)構(gòu)與 工作原理 傳感器 汽車(chē) ABS 輪速傳感器是 ABS 的信息感知元 件，為了防止車(chē)輪抱死，控制程序必須知道單個(gè)車(chē)輪的實(shí)時(shí)速度。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。東風(fēng)汽車(chē)公司從 80 年代初開(kāi)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(chē)上并在各種路面上進(jìn)行試驗(yàn)。 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。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。汽車(chē)制動(dòng)過(guò)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(chē)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)。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。 、圖表要求： 1）文字通順，語(yǔ)言流暢，書(shū)寫(xiě)字跡工整，打印字體及大小符合要求，無(wú)錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫(xiě) 2）工程設(shè)計(jì)類(lèi)題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。而 ABS 可以在制動(dòng)過(guò)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(chē)輪滑移率保持在理想滑移率附近，既防止車(chē)輪抱死，又充分利用了車(chē)輪 與路面的附著能力，縮短了制動(dòng)距離，提高了汽車(chē)制動(dòng)過(guò)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。最早官方記錄的汽車(chē)防抱制動(dòng)系統(tǒng)是在英國(guó) 1932年發(fā)布的專利 382241，題目是 “制動(dòng)時(shí)防止車(chē)輪壓緊轉(zhuǎn)動(dòng)車(chē)輪的安全裝置 ”?，F(xiàn)在發(fā)達(dá)國(guó)家已廣泛采用了 ABS 技術(shù)。宏安公司是我國(guó)批量生產(chǎn) ABS的廠家。 ABS 的作用是通過(guò)控制汽車(chē)的縱向制動(dòng)力來(lái)使汽車(chē)在制動(dòng)過(guò)程中保持最佳的縱向附著系數(shù)和較好的橫向附著系數(shù)，從而提高汽車(chē)的制動(dòng)性能、方向穩(wěn)定性和操縱性。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。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(chē)速、車(chē)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 。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。并且過(guò)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。通常在制動(dòng)開(kāi)始時(shí)，系統(tǒng)中的各電磁閥均不通電，常開(kāi)閥和常閉閥都處于斷電狀態(tài)，常開(kāi)閥開(kāi)啟，常閉閥關(guān)閉，主缸的高壓制動(dòng)液經(jīng)常開(kāi)閥進(jìn)入制動(dòng)輪缸而不能進(jìn)入蓄能器。 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(chē)輪的側(cè)向，稱為側(cè)向附著力。如果汽車(chē)此時(shí)受到很小的側(cè)向干擾 (如汽車(chē)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(chē)發(fā)生側(cè)向滑動(dòng)，跑偏或者甩尾掉頭等危險(xiǎn)工況。 分析 ABS 液壓系統(tǒng)響應(yīng)特性，及影響參數(shù)。 1234[ ( ) / 2 ] / 2[ ( ) / 2 ] / 2[ ( ) / 2 ] / 2[ ( ) / 2 ] / 2x g yg x g yx g yx g yN M bg v h L v h cN M b v h L v h cN M ag v h L v h cN M ag v h L v h c? ? ?? ? ?? ? ?? ? ? () 式中， g— 重力加速度 ； hg— 汽車(chē)質(zhì)心高度 ； L— 前后軸距離 ； c— 車(chē)輛輪距 制動(dòng)系統(tǒng)液壓元件模型 制動(dòng)液壓系統(tǒng)主要由制動(dòng)主缸、輪缸，電磁閥組成， 制動(dòng)防抱死液壓系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是改善制動(dòng)效能縮短制動(dòng)距離；充分利用橫向附著系數(shù)，防止側(cè)滑改善汽車(chē)制動(dòng)時(shí)的方向操縱性能；減小輪胎的局部磨損；減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高乘客的乘坐舒適性和安全性。即制動(dòng)器響應(yīng)滯后時(shí)間。而且 簡(jiǎn)便易用的操作使得用戶可以迅速有效地進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器 串聯(lián)在制動(dòng)主缸和輪缸之間，通過(guò)電磁閥直接或間接地控制輪缸的制動(dòng)壓力，此系統(tǒng)屬于循環(huán)式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器，電磁閥的開(kāi)關(guān)根據(jù)傳感器測(cè)得的輪速信號(hào)與車(chē)速信號(hào)， ECU 經(jīng)過(guò)處理得出控制信號(hào) ， 控制相應(yīng)的電磁閥， 通過(guò)改變電磁閥 的 開(kāi)啟或關(guān)閉，來(lái)調(diào)節(jié) 各制動(dòng)輪缸實(shí)施制動(dòng)壓力。 增壓過(guò)程： 控制器對(duì)電磁閥斷電后，增壓閥開(kāi)啟，減壓閥關(guān)閉。模型 的工作原理如下 :在系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)后，首先由控制信號(hào)源提供工作信號(hào)， ECU 根據(jù)控輪速信號(hào)進(jìn)行控制， 系統(tǒng)制動(dòng)輪缸模型進(jìn)入增壓狀態(tài)。 控制器模型 對(duì)于防抱死控制系統(tǒng)，首先應(yīng)該確定期望滑移率。在防抱死制動(dòng)過(guò)程中，制動(dòng)壓力的反復(fù)變化，使輪缸活塞的受力和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不斷變化，因此在建立輪缸活塞模型時(shí)，應(yīng)考慮動(dòng)態(tài)特性的影響，圖 為輪缸 模型。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 論文