10710116-陳凱-汽車(chē)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)中的力學(xué)分析-許成科(編輯修改稿)
2025-07-26 06:45 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 方程，將用這種方法對(duì)ABS系統(tǒng)的理論模型進(jìn)行分析如果ABS控制器通過(guò)對(duì)三通閥電磁線圈電流(或電壓)的控制能使車(chē)輪的滑移率始終處于范圍內(nèi)(一般取在15%25%),則系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，其傳遞函數(shù)為： (27)車(chē)輛在正常行駛時(shí)使用各種傳感器不斷給駕駛員傳遞各種環(huán)境信息，如道路狀況、交通狀況、車(chē)輛的運(yùn)行情況。在故障面前，檢驗(yàn)與前方車(chē)輛或障礙物的距離，必要時(shí)還要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)智能，以主動(dòng)避免各種撞擊，主動(dòng)安全性是目前車(chē)輛最重要的研究領(lǐng)域之一，而安全距離的研究和計(jì)算是評(píng)價(jià)車(chē)輛安全性的重要方面。以四輪車(chē)做為例子，忽略空氣的阻尼懸和動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的和的影響，現(xiàn)在分析輪制動(dòng)的情況的出動(dòng)力學(xué)方程得[10]： (28) (29)式中：M是承載質(zhì)量：mg為車(chē)輪和路面之間的摩擦力：是路面和車(chē)輪之間縱向的摩擦系數(shù)：為車(chē)輪與路面間的滑移率： (30)J、R分別為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、半徑以及角速度：V為汽車(chē)的的速度：為施加在車(chē)輪上的制動(dòng)力矩,k為比率系數(shù)，F(xiàn)為制動(dòng)力。當(dāng)制動(dòng)時(shí)，是車(chē)輪逐漸減速，直至停車(chē)。在制動(dòng)過(guò)車(chē)中路面和車(chē)輪即存在滾動(dòng)，又存在滑動(dòng)，有式(28)可見(jiàn)，時(shí)，而,制動(dòng)的力矩過(guò)大發(fā)生抱死，地面相對(duì)車(chē)輪作純滑動(dòng)而讓車(chē)輛失控，當(dāng)滾動(dòng)的速度等于車(chē)速時(shí)，即,沒(méi)有路面和車(chē)輛的滑動(dòng)，這種情況是正常行駛時(shí)，想要讓車(chē)輛盡快在盡最短的距離內(nèi)剎住車(chē)，主要依賴(lài)路面間和車(chē)輛之間相對(duì)滑動(dòng)的時(shí)候所出現(xiàn)生的摩擦力，當(dāng)時(shí)縱向的摩擦系數(shù)最大(見(jiàn)圖8(a))[11],盡管很多路面之間條件有較大差異，但是最大值一般發(fā)生在處，圖8(b)所示出當(dāng)時(shí)側(cè)向間摩擦的系數(shù)還有比較大的值，保證車(chē)輛不會(huì)發(fā)生側(cè)滑或失控。所以，在許多不同條件下能保持是具有防抱死性能車(chē)輛智能的控制系統(tǒng)技術(shù)要求之一。當(dāng)智能制的動(dòng)系統(tǒng)輸出自動(dòng)運(yùn)行信號(hào)時(shí)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)制動(dòng)過(guò)程中制動(dòng)力的變化如圖1所示其中味單面機(jī)發(fā)出自動(dòng)制動(dòng)的啟動(dòng)命令后制動(dòng)器開(kāi)始動(dòng)作的延時(shí)時(shí)間()，為制動(dòng)力F有0增至所需時(shí)間()，為持續(xù)制動(dòng)時(shí)間，這段時(shí)間認(rèn)為車(chē)輛的減速度保持不變。tF 圖7制動(dòng)力的變化[11] (a)(b)圖8摩擦系數(shù)與化率曲線的關(guān)系[11],為持續(xù)制動(dòng)力。期間，保持，由(29)式和(30)式推得最大減速度為： (31)又最大摩擦力為： (32)帶入式(29)有： (33)所以： (34)將式(32)帶入(31)式得 (35)當(dāng)車(chē)輛進(jìn)行中發(fā)現(xiàn)前方有障礙物，這時(shí)在最小的安全距離的地方，智能系統(tǒng)制動(dòng)自動(dòng)地啟動(dòng)制動(dòng)裝置，分為兩種情況在制動(dòng)過(guò)程時(shí)考慮，第一前方的障礙物勻速地運(yùn)動(dòng)，第二前方的障礙變速地運(yùn)動(dòng)。(1)前方障礙勻速運(yùn)動(dòng)：制動(dòng)的過(guò)程主要分兩部分(障礙物相對(duì)車(chē)輛行駛的距離)，即時(shí)行駛的相對(duì)的距離和時(shí)行駛相對(duì)的距離,由于較小，忽略它的影響，則時(shí)間段 行駛相對(duì)的距離為： (36)是制動(dòng)開(kāi)始的時(shí)候車(chē)相對(duì)前方車(chē)或障礙所行駛相對(duì)的速度，：是開(kāi)始時(shí)行駛時(shí)絕對(duì)的速度：為開(kāi)始時(shí)障礙運(yùn)動(dòng)絕對(duì)的速度，當(dāng)時(shí)，車(chē)輛和障礙同向地運(yùn)動(dòng)，當(dāng)時(shí)，車(chē)輛和障礙反向地運(yùn)動(dòng)，而在時(shí)行駛相對(duì)的距離為： (37)為結(jié)束時(shí)車(chē)行駛絕對(duì)的速度，則有持續(xù)的制動(dòng)時(shí)間： (38)又因?yàn)?，所以? (39)車(chē)輛進(jìn)行中智能啟動(dòng)制動(dòng)最小的安全距離(前方障礙和車(chē)輛物的距離）為： (40)將(31)式帶入得： (41)D是安全的余量，即停止了制動(dòng)與障礙間的位移，對(duì)計(jì)算的誤差與安全的余量要求決定，D用鍵盤(pán)來(lái)輸入，當(dāng)前方得障礙停止時(shí)，車(chē)停止制動(dòng)停止，這時(shí)智能啟動(dòng)制動(dòng)最小的安全距離是： (42)當(dāng)前方的車(chē)同向地行駛，而且前方的車(chē)行駛的速度比該車(chē)絕對(duì)的行駛速度慢時(shí)，當(dāng)最小安全的距離開(kāi)始制動(dòng)，制動(dòng)以后要使，就能除去碰撞，此時(shí)的D是安全的余量保持兩車(chē)之間的距離。(2)前方的障礙物變速地運(yùn)動(dòng)設(shè)制動(dòng)剛開(kāi)始時(shí)至自動(dòng)過(guò)程任意的時(shí)刻為t,前方的障礙速度的變化量為v(t),根據(jù)(41)式，所以有車(chē)進(jìn)行中智能啟動(dòng)制動(dòng)最小的安全距離(車(chē)輛與前方障礙物的相對(duì)距離)： (43)當(dāng)v(t)0時(shí)，障礙物做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)v(t)0時(shí),障礙做減速的運(yùn)動(dòng)。智能系統(tǒng)制動(dòng)的傳感器測(cè)本車(chē)的行駛絕對(duì)的速度，和本車(chē)與前方車(chē)間相對(duì)的速度。車(chē)運(yùn)行的情況就可以得出，是減速行駛或加速行駛，設(shè)開(kāi)始制動(dòng)前和時(shí)刻兩次相鄰之間的采樣可得到本車(chē)運(yùn)動(dòng)絕對(duì)的速度為和，本車(chē)和前方車(chē)間相對(duì)的速度和，采樣間隔為T(mén),有啟動(dòng)前智能制動(dòng)的系統(tǒng)，前方的車(chē)或障礙運(yùn)動(dòng)的加速度： (44)和為開(kāi)始制動(dòng)前。前方的車(chē)兩次相鄰的采樣時(shí)刻行運(yùn)動(dòng)絕對(duì)的速度，可知智能系統(tǒng)制動(dòng)的過(guò)程前方的車(chē)均以加速地行駛，由(44)分析得知，當(dāng),前方的車(chē)加速運(yùn)動(dòng)，會(huì)讓智能系統(tǒng)制動(dòng)最小的安全距離變大，增加或減小的量如下計(jì)算： (45)t為制動(dòng)時(shí)間，由系統(tǒng)制動(dòng)的機(jī)械性決定，如圖7，由式（40）確定，考慮安全情況，制動(dòng)結(jié)束時(shí)，本車(chē)的決對(duì)速度，由式(40)和式(41)，但實(shí)際制動(dòng)的過(guò)程大小可依據(jù)實(shí)際的情況具體地控制。由式(44)分析還可以看出制動(dòng)臨界的距離,根據(jù)制動(dòng)前車(chē)運(yùn)動(dòng)速度，剛制動(dòng)時(shí)障礙與車(chē)運(yùn)動(dòng)相對(duì)的速度，ABS的機(jī)械狀態(tài)（），讓滑移率在20%之間保持，不一樣況情的路況摩擦的系數(shù)，制動(dòng)時(shí)前方的障礙速度變的化量v(t)決定，不同車(chē)型的參數(shù)都不同，參數(shù)部分存在內(nèi)存里，有些用鍵盤(pán)來(lái)設(shè)定，例如，不相同路況摩擦的系數(shù)存于內(nèi)存，路況情況（冰路面、濕路面、干路面）可由司機(jī)在鍵盤(pán)里選擇，車(chē)輛系統(tǒng)智能制動(dòng)在時(shí)報(bào)警(，t是司機(jī)反的映時(shí)間，小于3秒)，提示司機(jī)采用防衛(wèi)的措施，司機(jī)不能恰當(dāng)?shù)刈龀龇从硶r(shí)，當(dāng)時(shí)，自動(dòng)的制動(dòng)部分將投入工作中。當(dāng)緊急制動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)3種情況及所產(chǎn)生的3種狀況:前輪最先拖滑抱死，然后是后輪拖滑
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