【正文】 進(jìn)行處理和運(yùn)算，從而形成相應(yīng) 的控制指令，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，通過制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)制動(dòng)壓力，防止各個(gè)車輪抱死。對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)是電子控制單元的另一個(gè)功能，ECU接收制動(dòng)開關(guān)、壓力開關(guān)及其他各種信號(hào)來監(jiān)測(cè)ABS系統(tǒng)工作是否正常，當(dāng)ECU監(jiān)測(cè)到ABS系統(tǒng)工作不正常時(shí)，會(huì)自動(dòng)停止ABS系統(tǒng)工作并點(diǎn)亮ABS報(bào)警燈，以免因系統(tǒng)故障造成錯(cuò)誤的控制結(jié)果。在正常情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，ABS報(bào)警燈數(shù)秒后就應(yīng)自動(dòng)熄滅，否則說明ABS系統(tǒng)有故障。 ECU的基本電路圖310 四傳感器、四通道控制ABS系統(tǒng)ECU內(nèi)部電路框圖（1）輪速傳感器輸入放大整形電路由車輪速度傳感器所發(fā)出的信號(hào)是一正弦電壓波，并且還夾有高頻干擾，因此輸入電路一般都要對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)行濾波，同時(shí)對(duì)正弦波要進(jìn)行放大、整形，使之成為方波系列，輸送至運(yùn)算回路，用于車速的計(jì)算。（2）運(yùn)算電路(微處理器)運(yùn)算電路的主要器件為微處理芯片(CPU)，它主要計(jì)算輪速、參考車速、滑移率、車輪加速度等，以及對(duì)電磁閥驅(qū)動(dòng)控制和監(jiān)控處理。對(duì)微處理器主要要求是計(jì)算速度快，并且能夠方便地輸出控制信號(hào)。目前常用16位的Intel微處理器作為主處理器，而采用一個(gè)8位的微處理器協(xié)助運(yùn)算和監(jiān)控。（3）電磁閥控制電路從運(yùn)算電路接收減壓、保壓、增壓控制信號(hào)，并將數(shù)字式控制指令轉(zhuǎn)換為模擬式控制信號(hào)，從而控制電磁閥的電流。（4）穩(wěn)壓電源、電壓檢測(cè)電路、故障記憶電路、繼電器和警告燈控制電路蓄電池供給ECU內(nèi)部所用5V穩(wěn)定電壓的同時(shí)，上述電路監(jiān)控著12V和5V電壓是否在規(guī)定范圍內(nèi)。并對(duì)輪速傳感器輸入放大電路，運(yùn)算電路和電磁閥控制電路故障信號(hào)進(jìn)行監(jiān)視，控制電磁閥繼電器和電動(dòng)機(jī)繼電器。出現(xiàn)故障信號(hào)時(shí)，斷開電磁閥繼電器，停止ABS工作，返回常規(guī)制動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)儀表盤上ABS警告燈點(diǎn)亮，讓駕駛員知道有異常情況發(fā)生。 ECU的安全保護(hù)電路、ECU電源接通時(shí)，將檢查下列項(xiàng)目：（a）微處理機(jī)功能檢查使監(jiān)視器產(chǎn)生錯(cuò)誤信息，讓微處理機(jī)識(shí)別；檢查ROM區(qū)的數(shù)據(jù)，確認(rèn)未發(fā)生變化；(1)對(duì)RAM區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入和輸出，判斷工作是否正常；(2)檢查A/D轉(zhuǎn)換的輸入，判斷是否正常；(3)檢查微處理機(jī)間的信號(hào)傳遞，判斷是否正常。(b)繼動(dòng)閥動(dòng)作檢查使繼動(dòng)閥產(chǎn)生動(dòng)作，判斷是否正常。(c)故障反饋電路功能檢查由微處理機(jī)來識(shí)別故障反饋電路工作是否正常。汽車起步時(shí)對(duì)重要的外圍電路進(jìn)行檢查，若檢查結(jié)果正常，ABS開始工作。(a)讓電磁閥功能檢查(1)讓電磁閥動(dòng)作，判斷是否正常；(2)比較各電磁閥的開、關(guān)阻力，判斷電磁閥工作是否正常；(b)電動(dòng)機(jī)動(dòng)作檢查使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，判斷是否正常。(c)輪速傳感器及輸入放大電路的信號(hào)確認(rèn)確認(rèn)所有的輪速傳感器信號(hào)都能輸入到微處理機(jī)。行駛中定時(shí)檢查功能包括由微處理機(jī)進(jìn)行的檢查和外圍電路本身的檢查。如果有故障，由微處理機(jī)最后確認(rèn)，與故障內(nèi)容相對(duì)應(yīng)的故障編碼被儲(chǔ)存在ECU內(nèi)的不發(fā)光存儲(chǔ)器中。(a)12V（載貨車為24V）、5V電壓監(jiān)視識(shí)別供給的12V電壓和5V內(nèi)部電壓是否為規(guī)定電壓值。監(jiān)視12V電壓，并考慮ABS工作過程中電壓瞬間下降和電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)電壓瞬間下降的情況，然后加以分析識(shí)別。(b)繼動(dòng)閥動(dòng)作監(jiān)視ABS系統(tǒng)工作過程中，繼動(dòng)閥必定動(dòng)作，ECU隨時(shí)監(jiān)視繼動(dòng)閥的工作情況。(c)運(yùn)算電路中運(yùn)算結(jié)果的對(duì)比檢查ECU內(nèi)部通常設(shè)有兩套運(yùn)算電路，同時(shí)進(jìn)行運(yùn)算和傳遞數(shù)據(jù)，利用各自的運(yùn)算結(jié)果相互比較、互相監(jiān)視，能夠確保可靠性，及早發(fā)現(xiàn)異常情況。另外，各種速度信號(hào)和輸入、輸出信號(hào)也在運(yùn)算電路中相互比較，這些結(jié)果必須相同。(d)微處理機(jī)失控檢查由監(jiān)視電路判斷微處理機(jī)工作是否正常。(e)脈沖信號(hào)監(jiān)視微處理機(jī)時(shí)鐘信號(hào)的脈沖頻率不能降低。(f)ROM數(shù)據(jù)的確定計(jì)算ROM數(shù)據(jù)之和，確認(rèn)程序正常工作。如果安全保護(hù)電路檢查出異常的情況，則停止ABS系統(tǒng)的工作，返回原有的制動(dòng)方式（不使用ABS），且ECU呈現(xiàn)故障狀態(tài)。這時(shí)ECU內(nèi)的發(fā)光二極管，ABS報(bào)警燈或?qū)Ｓ迷\斷裝置發(fā)出故障信號(hào)，ECU根據(jù)這些信號(hào)顯示出故障編碼。ABS主要由齒圈、輪速傳感器、電磁閥、電子控制單元（ECU）、ABS報(bào)警燈及各種連接導(dǎo)線組成。典型的布置形式如圖：圖311 典型的ABS電控形式圖中為一四輪后驅(qū)動(dòng)氣壓制動(dòng)ABS系統(tǒng)，采用四傳感器、四通道，四輪獨(dú)立控制。每個(gè)車輪各安裝一個(gè)輪速傳感器和一個(gè)制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器，前輪壓力調(diào)節(jié)閥串聯(lián)在快放閥和輪制動(dòng)氣室之間，后輪壓力調(diào)節(jié)閥串聯(lián)在繼動(dòng)閥和輪制動(dòng)氣室之間。壓力調(diào)節(jié)閥根據(jù)ECU指令，使壓縮空氣沖入制動(dòng)氣室、排出制動(dòng)氣室和封閉制動(dòng)氣室，從而實(shí)現(xiàn)了制動(dòng)壓力的“增壓”、“減壓”和“保持”過程。齒圈安裝在輪轂上，汽車行駛中它與輪速傳感器配合使之產(chǎn)生交流電信號(hào)，齒圈齒數(shù)一般為100，齒間距大于2mm。輪速傳感器安裝在車輪上一個(gè)特殊的夾緊襯套內(nèi)，安裝時(shí)傳感器與輪轂上的齒圈垂直接觸，行車時(shí)由齒圈的跳動(dòng)來自動(dòng)調(diào)整兩者的間隙，間隙過大，則車輪在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，傳感器將無法提供信號(hào)給ECU；間隙過小，則車輪在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，傳感器產(chǎn)生的信號(hào)電壓又太高。如此，ECU都將無法使防抱死功能起作用，而且ABS報(bào)警燈也會(huì)亮。壓力調(diào)節(jié)器安裝在制動(dòng)系統(tǒng)中，圖示為直接控制式壓力調(diào)節(jié)器，其與制動(dòng)氣室相連，由ECU來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)氣室的壓力保持或壓力釋放。非制動(dòng)期間，壓力調(diào)節(jié)器中的電磁閥不動(dòng)作，電磁閥由兩個(gè)2/2閥組成，它們通過電磁鐵和先導(dǎo)閥來控制。ECU是ABS系統(tǒng)的核心部件，其主要功能是接收輪速傳感器信號(hào)后加以處理并給壓力調(diào)節(jié)器中的電磁閥發(fā)送控制指令。一般安裝在儀表臺(tái)下面或密封箱內(nèi)，以防水并避免與其他物體相碰撞。ECU有兩個(gè)電源，一個(gè)是從蓄電池來的15A電源；一個(gè)是從點(diǎn)水開關(guān)來的5A電源，兩個(gè)電源電壓范圍應(yīng)在21~30V之間。ABS報(bào)警燈安裝在儀表板上，顏色為紅色，功率不大于5W，起正極與點(diǎn)火開關(guān)連接，負(fù)極接在ECU上，ABS報(bào)警燈的作用是使駕駛員隨時(shí)了解ABS系統(tǒng)的狀況，并用來顯示診斷故障碼。ABS工作原理為：當(dāng)汽車靜止時(shí)，接通點(diǎn)火開關(guān)，ABS報(bào)警燈亮，四個(gè)電磁閥響聲循環(huán)：右前輪電磁閥→左后輪電磁閥→左前輪電磁閥→右后輪電磁閥→右前輪電磁閥*左后輪電磁閥（“*”代表“同時(shí)”，即右前輪電磁閥和左后輪電磁閥同時(shí)發(fā)出聲響）→左前輪電磁閥*右后輪電磁閥，共六聲。如果ECU檢測(cè)到系統(tǒng)沒有故障，則大約3s后ABS報(bào)警燈滅，如果有故障，例如傳感器或電壓有故障，ABS報(bào)警燈將一直亮。在汽車行駛時(shí)，四個(gè)輪速傳感器隨輪速的高低產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電壓脈沖信號(hào)，ECU不斷接收并處理來自傳感器的這些電壓信號(hào)，在汽車緊急制動(dòng)致使車輪趨向抱死的情況下，ECU根據(jù)車輪的滑移率或減速的信號(hào)，按其控制邏輯及時(shí)準(zhǔn)確也向四個(gè)電磁閥發(fā)出指令，電磁閥按指令的要求動(dòng)作，控制制動(dòng)氣室的充氣、保持或放氣操作，使車輪在沒秒不少于變化3~5次的“點(diǎn)制動(dòng)”狀態(tài)下，從而避免出現(xiàn)抱死現(xiàn)象。同時(shí)，在ABS正常作狀態(tài)下，汽車緊急制動(dòng)時(shí)的輪胎應(yīng)無制動(dòng)痕跡，如果所有輪胎有拖痕或某一輪胎有拖痕，則說明ABS不起作用或某一輪胎的ABS不起作用。出現(xiàn)這種情況，應(yīng)及時(shí)對(duì)汽車的ABS或某一車輪的ABS的功能、參數(shù)進(jìn)行診斷和維修。第4章 大型汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)具有其自身的特點(diǎn)，除汽車本身環(huán)境差要求系統(tǒng)抗干擾能力及可靠性高以外，一個(gè)重要的特點(diǎn)是控制過程要求快速，大部分系統(tǒng)的循環(huán)都要求毫秒量級(jí)，這樣對(duì)控制算法有很大的限制，復(fù)雜的算法將無法實(shí)現(xiàn)?；?qū)嵱孟到y(tǒng)的硬件成本太高，而太簡(jiǎn)單的算法不能滿足控制質(zhì)量要求。高性能的ABS必須確保汽車在各種路況下制動(dòng)時(shí)，均能使車輪獲得盡可能大的縱向制動(dòng)力和防側(cè)滑力，同時(shí)使車輪的制動(dòng)力矩變化幅度盡可能小。經(jīng)典控制理論主要以單輸入—單輸出的線性系統(tǒng)作為研究對(duì)象，以頻率法或根軌跡法作為系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)方法。ABS控制系統(tǒng)中的被控制對(duì)象是汽車的制動(dòng)過程，它是一個(gè)非線性的多輸入、輸出系統(tǒng)，很難采用以經(jīng)典控制理論為基礎(chǔ)的ABS控制方法。 控制參數(shù)的計(jì)算 車輪速度的求取因?yàn)閿?shù)據(jù)采集的精度將極大影響控制效果。所以提高輪速信號(hào)的采樣精度就變得非常重要。對(duì)于車速的測(cè)量，有兩種方法：①直接送計(jì)算機(jī)的計(jì)數(shù)電路，從而得到輪速。有:頻率法、周期法、多倍周期法、精度自適應(yīng)法。②先進(jìn)行F/N轉(zhuǎn)換，再送計(jì)算機(jī)的周期轉(zhuǎn)換而得到輪速[13]。對(duì)于輪速低頻測(cè)量，周期法精度較高。對(duì)于輪速高頻測(cè)量，頻率法精度較高。如果把周期法和頻率法結(jié)合起來，采用輪速脈沖周期倍乘措施，可以擴(kuò)展輪速測(cè)量范圍，提高測(cè)量精度。但是，由于這種方法對(duì)低頻輪速脈沖信號(hào)也進(jìn)行了倍乘。所以，多倍周期法在提高高頻輪速計(jì)算精度的同時(shí)，也拉長(zhǎng)了低頻輪速計(jì)算的時(shí)間間隔，從而降低了低速控制的實(shí)時(shí)性。根據(jù)以上方法的優(yōu)點(diǎn)和局限性，本文采用第一種方法中的精度自適應(yīng)法。多倍周期法就是把輸入信號(hào)按固定的分頻數(shù)進(jìn)行分頻，使被測(cè)周期得到倍乘，計(jì)算輪速脈沖頻率f:.........................(41) 式中:周期倍乘數(shù)。 個(gè)周期累計(jì)時(shí)標(biāo)脈沖個(gè)數(shù)。 時(shí)標(biāo)信號(hào)周期。精度自適應(yīng)法是以多倍周期法為基礎(chǔ)，并結(jié)合ABS控制的輪速計(jì)算精度不控制實(shí)時(shí)性的要求設(shè)計(jì)完成的。此法和多倍周期法的區(qū)別在于，后者的輪速脈補(bǔ)倍乘數(shù)為固定值，造成了低速計(jì)算實(shí)時(shí)性差的缺點(diǎn)，而精度自適應(yīng)法則克服了這一缺點(diǎn)，在保證高速、低速計(jì)算精度的同時(shí)，很好地保證了低速控制實(shí)時(shí)性。為了充分利用多倍周期法的優(yōu)點(diǎn)，克服它的缺點(diǎn)，可以在程序中實(shí)時(shí)調(diào)整分頻因子:在低頻時(shí)取較小值，以提高實(shí)時(shí)性:在高頻時(shí)取較大值，提高測(cè)量精度。分頻數(shù)的確定需要考慮兩個(gè)邊界條件，其一是最大控制周期，其二是精度要求的限制條件。這種方法在實(shí)時(shí)性方面和測(cè)量精度方面都能兼顧。當(dāng)輸入信號(hào)低于最大控制周期時(shí)，輸入信號(hào)的采集則使用中斷的方式進(jìn)行。首先，為了保證控制的實(shí)時(shí)性，假設(shè)最大的控制周期為，由時(shí)間限制條件可以確定的上限值為:.....................................(42) 式中—實(shí)際頻率信號(hào)的周期其次，根據(jù)精度要求的限制條件，可求出的下限值。................................(43) ........(44) 式(44)為誤差計(jì)算公式。若精度要求為，即 ...................................(45) ...............................(46)綜合式(42)和式(46)，即可確定m,值 ......................................(47) 在實(shí)際計(jì)算過程中，以每個(gè)控制周期中的第一個(gè)輪速脈沖周期作為求解值的試算脈沖。得到的下限值，再由控制周期計(jì)算出的上限值，從中取一個(gè)合適的整數(shù)值，作為當(dāng)前控制周期內(nèi)的輪速脈沖分頻值。由于固定輪速計(jì)算精度，所以，輪速越高，越大。輪速越低，越小。這樣，既保證了輪速計(jì)算精度，又提高了低速控制實(shí)時(shí)性。 滑移率的計(jì)算滑移率是ABS控制的主控參數(shù)之一。該參數(shù)的求取在實(shí)踐中比較煩瑣。在此給出一種基于制動(dòng)輪缸壓力的滑移率計(jì)算方法。 汽車制動(dòng)過程的動(dòng)力學(xué)模型對(duì)于四輪可以進(jìn)行獨(dú)立調(diào)節(jié)的ABS系統(tǒng)，(圖41所示為其單輪模型)一般緊急制動(dòng)時(shí)滾動(dòng)阻力只有緊急制動(dòng)力的幾十分之一，因此不計(jì)滾動(dòng)阻力的影響，只考慮輪缸壓力產(chǎn)生的制動(dòng)力矩和地面制動(dòng)力(附著力)對(duì)車輪系統(tǒng)的作用。假設(shè)單車輪系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為，其角速度為，車輪半徑為,整車質(zhì)量為M，車速度為V，則有:..............................(48).................................(49)圖41 制動(dòng)過程單輪受力模型通常車輪制動(dòng)力矩、與輪缸壓力成正比，假設(shè)制動(dòng)力矩系數(shù)為,，則：.......................................(410)...........................(411)可見車輪地面制動(dòng)力凡由輪缸壓力和車輪角減速度決定。 制動(dòng)輪缸壓力函數(shù)本ABS設(shè)計(jì)方案的制動(dòng)輪缸具有穩(wěn)定的壓力源，制動(dòng)過程中壓力源壓力穩(wěn)定。調(diào)壓模式有增壓、保壓和減壓3種。對(duì)于整個(gè)ABS系統(tǒng)，由于其調(diào)壓開關(guān)特性、油管、輪缸和系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性能確定，在只有數(shù)十毫秒的調(diào)壓周期內(nèi)，可利用二階多項(xiàng)式的制動(dòng)輪缸壓力函數(shù)，等效調(diào)壓過程中壓力產(chǎn)生的制動(dòng)效果。...................................(412)為綜合制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)過程各因素的影響，利用試驗(yàn)方法，得到每種調(diào)壓方式的輪缸壓力實(shí)際的時(shí)間歷程統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，然后按能量法進(jìn)行擬合，求出各階系數(shù)，得到不同調(diào)壓模式下的制動(dòng)輪缸的等效壓力函數(shù)[14]。 計(jì)算滑移率滑移率反映車輪與道路的接觸狀態(tài)，可以由滑移率的定義式求得。制動(dòng)時(shí)車速為，輪速為，為車輪角速度,R為輪胎的滾動(dòng)半徑。........................(413)從ABS系統(tǒng)裝備的車輪轉(zhuǎn)速傳感器，可以獲得各輪輪速珠，從式(49),(410),(411)可求整車制動(dòng)減速度，并經(jīng)式(414)計(jì)算出從制動(dòng)開始的任何時(shí)刻的車速。......................................(414)由式(413)就可以確定各車輪制動(dòng)過程的滑移率。，利用就可以進(jìn)行邏輯判斷與控制。 ABS系統(tǒng)的診斷與檢查 初步檢查初步檢查是在ABS系統(tǒng)出現(xiàn)明顯故障而不能正常工作時(shí)首先采取的檢查方法，例如ABS故障指示燈亮著不熄，系統(tǒng)不能工作。檢查方法如下：（1）檢驗(yàn)駐車制動(dòng)（手剎）是否完全釋放。（2）檢查制動(dòng)液液面是否在規(guī)定的范圍之內(nèi)。（3）檢查ABS電控單元導(dǎo)線插頭、插座的連接是否良好，連接器及導(dǎo)線是否損壞。（4）查下列導(dǎo)線連接器（插頭與插座）和導(dǎo)線的連接或接觸是否良好：(a)液壓調(diào)節(jié)器上的電磁閥