基于amesim的abs液壓系統(tǒng)建模與仿真本科生畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-25 03:45 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ，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 Simulations ofengineering system)是法國IMAGINE公司自1995年推出的一種新型的高級建模仿真軟件。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，包括控制應(yīng)用庫、機(jī)械應(yīng)用庫、流體應(yīng)用庫、電磁應(yīng)用庫、熱分析應(yīng)用庫以及內(nèi)燃機(jī)應(yīng)用庫等。所有的應(yīng)用庫都提供了將信號(hào)端轉(zhuǎn)換成為結(jié)構(gòu)化的多通口功能模塊，方便工程師利用方塊圖靈活、迅速地建立物理系統(tǒng)的模型 建立ABS液壓系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，表示出所要建立模型對象的組成及工作過程的各個(gè)環(huán)節(jié)。 從AMESIM模型庫中選取液壓元件模型，按照工作原理連接各個(gè)元件，對ABS液壓系統(tǒng)進(jìn)行增壓、減壓，保壓種狀態(tài)下的仿真。分析ABS液壓系統(tǒng)響應(yīng)特性，及影響參數(shù)。通過對ABS原理的深入研究，對制動(dòng)過程的深入分析以及對多種控制方法特點(diǎn)的分析，在MATLAB/Simulink中搭建ABS模型，將ABS對整車的性能影響進(jìn)行仿真，并對仿真結(jié)果進(jìn)行分析來證明方法的可行性。第 2 章 ABS液壓系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模 目前，常用的車輛模型主要有一般車輛模型、四輪車輛模型、雙輪車輛模型[10]以及單輪車輛模型。為簡化研究問題，選用的車輪動(dòng)力學(xué)模型為單輪車輛模型，因?yàn)榇四Ｐ椭灰枋龅氖街苿?dòng)性能，適合于汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行制動(dòng)性能分析，同時(shí)也可簡化問題。車輛運(yùn)動(dòng)方程： ()車輪運(yùn)動(dòng)方程： () 車輪縱向摩擦力： () 定義滑移率為： FxNTbVM 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。 單輪車輛Simulink模型 忽略車輛側(cè)傾的影響，將簧上質(zhì)量、簧下質(zhì)量合為車輛整體質(zhì)量，忽略輪胎的滾動(dòng)阻力和車輛風(fēng)阻，考慮車輛縱向、橫向、繞Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)和四個(gè)車輪繞其旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，為研究方便，假定制動(dòng)過程中前輪轉(zhuǎn)向角為零，前后車輪幾何中心在同一軸線上，橫擺過程中兩輪上的附著系數(shù)不變，令車輛坐標(biāo)系原點(diǎn)與汽車質(zhì)心重合[9]，可建立一個(gè)7自由度的四輪車輛模型。由公式（）可得在制動(dòng)過程中的整車動(dòng)力學(xué)方程為： () 式中,Vx－汽車縱向速度； Vy－汽車橫向速度； 第一個(gè)下標(biāo) f－汽車前輪； 第一個(gè)下標(biāo) r－汽車后輪； 第二個(gè)下標(biāo) f－汽車左輪； 第二個(gè)下標(biāo) r－汽車右輪； rdF－汽車前輪滾動(dòng)半徑； rdR－汽車后輪滾動(dòng)半徑； Tbxx－車輪上的制動(dòng)力； M－整車質(zhì)量； a－質(zhì)心到前軸的距離； b－質(zhì)心到后軸的距離； Iz－整車轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； Ixx－車輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； 作為整車模型，還應(yīng)考慮汽車在縱向加速度和橫向加速度下引起的載荷轉(zhuǎn)移考慮到這些因素，作用在各個(gè)車輪上的垂直載荷如公式（）。 ()式中，g— 重力加速度； hg— 汽車質(zhì)心高度； L— 前后軸距離 ； c— 車輛輪距制動(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。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。 雷諾數(shù)是個(gè)無量綱比值，它代表慣性力與粘性力之比，但雷諾數(shù)較小支配流動(dòng)的主要因素是粘性力。雷諾數(shù)其定義如下： ()—液體密度(Kg/m3)； —液體的平均流速(m/s)；—不同流動(dòng)狀態(tài)下的特征尺寸； —液體絕對粘度(Pa) 閥口流量液體流動(dòng)狀態(tài)為層流狀態(tài)，通過閥體的體積流量： ()—通過閥體的體積流量(m3)； —層流時(shí)閥口流量系數(shù)；—閥口截面積(m2)； —液體密度(Kg/m3)；—閥口兩端壓力差；
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