【正文】 （ 4）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 汽車 ABS 模型， 對車輛在制動(dòng)過程中進(jìn)行了分析， 無 ABS 作用時(shí)，滑移率很快上升到最大值，使附著系數(shù)急劇下降 ，而 在有 ABS 作用時(shí)，車輪的角速度并不是很快下降直至抱死，而是隨著 v 緩慢下降，從而大大減少了車輪抱死的可能性， 從滑移率曲線上看，滑移率控制在 左右，使附著系數(shù)保持在最大值附近；從而提供最大的地面制動(dòng)力，這 對 保持車輛行駛的穩(wěn)定性有實(shí)際意義。 本文的主要內(nèi)容和結(jié)論可以歸納為以下幾點(diǎn)： （ 1）在閱讀了大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，闡述汽車 ABS 研究現(xiàn)狀和現(xiàn)實(shí)意義，并介紹了 ABS 的發(fā)展前景。將 AMESim 用于液壓系統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，使仿真功能得到了極大擴(kuò)展，縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期，可有效地利用現(xiàn)有產(chǎn)品的設(shè)計(jì)成果，使得仿真結(jié)果圖形的分析更加方便。在急剎車時(shí) ABS 能夠防止車輪鎖死，并適應(yīng)輪胎和路面之間的摩擦系數(shù)，制動(dòng)穩(wěn)定的制動(dòng)力，以保證制動(dòng)時(shí)車輛的穩(wěn)定性。 0 5 10 1500 . 20 . 40 . 60 . 81S l i pT i m e ( s e c s )Normalized Relative Slip 圖 有 ABS 作用時(shí)的滑移率曲線 0 5 10 15020406080V e h i c l e s p e e d a n d w h e e l s p e e dSpeed(rad/sec)T i m e ( s e c s )V e h i c l e s p e e d ( ?v)W h e e l s p e e d ( ?w) 圖 有 ABS 作用時(shí)的車速與輪速曲線 在車輛制動(dòng)模型中，將控制信號的值分別設(shè)置為 1 和 0，就可到車輛在有、無ABS 作用下的滑移率和車輪角速度曲線。它是一種用來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)仿真的軟件工具。所以節(jié)流系數(shù)和通流面積越大，表現(xiàn)的液壓特性越好 。由圖 ， ， ， 看出壓力體積彈性模量 10000pa，粘度 的制動(dòng)液表現(xiàn)的壓力曲線最為平滑，并且按照設(shè)定的增壓，保壓時(shí)間完成壓力變化，所以制動(dòng)液的體積彈性模量越 小 ， 粘 度越小，調(diào)節(jié)器表現(xiàn)的液壓特性越好。 圖 主缸壓力曲線 圖 輪缸壓力曲線 信號(null) 壓力(bar) 壓力(bar) 壓力(bar) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 論文 27 制動(dòng)液的體積彈性模量和 粘 度對液壓系統(tǒng)的影響 分析系統(tǒng)進(jìn)行增壓 、 減壓階段時(shí)調(diào)節(jié)器內(nèi)壓力變化情況。圖 為電磁閥輸入信號曲線，圖 為電磁閥切換時(shí)輪缸壓力的變化曲線。 位移（m） 位移（m） 位移（m） 位移（m） 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 論文 25 圖 蓄能器流量變化曲線 圖 回油泵流量變化曲線 制動(dòng)管路流量曲線 壓力控制回路是利用壓力控制閥作為回路主要控制元件，控制系統(tǒng)全局或系統(tǒng)局部壓力，以滿足執(zhí)行元件輸出壓力所需要 的力或力矩要求的回路， ABS 制動(dòng)液從制動(dòng)主缸流向各個(gè)制動(dòng)分缸，此 ABS 系統(tǒng)液壓管路 中， 左前輪、左后、右前右后輪管路長度分別為 5m， ， ， 。輪缸流量在增壓閥開啟后，前期流量迅速增加， 內(nèi)流量由 0 增至 ，輪缸體積得到快速的液壓介質(zhì)補(bǔ)充，輪缸壓力達(dá)到 10bar；增壓后期輪缸壓力趨于飽和，流量降低，但 液壓系統(tǒng)具有延遲現(xiàn)象 ， 所以 壓力有小幅上升，壓力可達(dá)到 12bar。 圖 制動(dòng)力 曲 線 制動(dòng)輪缸壓力曲線 根據(jù)仿真結(jié)果得到整個(gè)仿真過程中制動(dòng)缸的壓力變化曲線，設(shè)定增壓、減壓信號輸出時(shí)間分別為 ，由圖 ， 可以看到一組制動(dòng)壓力的增減曲線 ，在此模型的算法中得到的是一組非線性的壓力曲線，調(diào)整兩個(gè)電磁閥模塊的若干特征參數(shù)，可得到不同的制動(dòng)壓力響應(yīng)曲線和制動(dòng)液流量曲線，從而了解各參數(shù)對 ABS 液壓閥工作壓力動(dòng)態(tài)響應(yīng)和制動(dòng)液流量的影響 。選取 AMESim 控制庫的線性信號元件作為增減壓閥和 ABS 電機(jī)的控制源，仿真時(shí)間步長設(shè)為 s，仿真時(shí)間設(shè)定為 1s，對系統(tǒng)進(jìn)行仿真。駐車制動(dòng)采用手拉桿式機(jī)械制動(dòng)于后輪。 并運(yùn) 用 AMESim 軟件根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際原理搭建了ABS 系統(tǒng)模型，包括制動(dòng)主缸模型，輪缸模型和液壓調(diào)節(jié)器模型 和控制器模型 ，AMESim 的圖形化用戶界面使得用戶可以在完整的應(yīng)用模型庫中選擇需要的模塊來構(gòu)建復(fù)雜系統(tǒng)的模型。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 論文 20 圖 液壓泵 模型 蓄能器模型 蓄能器在流體動(dòng)力系統(tǒng)中非常有用，它用來儲存能量、消除脈沖。在防抱制動(dòng)過程中，通過上述的電磁閥開關(guān)切換，改變制動(dòng)液的通路，從而形成增壓、保壓和減壓 3 種壓力狀態(tài)。在防抱死制動(dòng)過程中，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。 圖 控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)模型 圖 超級元件模型 主缸模型 為了提高汽車行駛的安全性，根據(jù)交通法的要求，現(xiàn)代汽車的行車制動(dòng)系統(tǒng)都采用了雙回路制動(dòng)系統(tǒng)，采用了串列雙腔主缸。 控制器模型 對于防抱死控制系統(tǒng)，首先應(yīng)該確定期望滑移率。 在確?？刂破骱蛡鞲衅餍阅艿臈l件下， ABS 系統(tǒng)的性能由液壓調(diào)節(jié)器決定。模型 的工作原理如下 :在系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)后，首先由控制信號源提供工作信號， ECU 根據(jù)控輪速信號進(jìn)行控制， 系統(tǒng)制動(dòng)輪缸模型進(jìn)入增壓狀態(tài)。 設(shè)定 ABS 液壓系統(tǒng)參數(shù)，如制動(dòng)液的體積模量、密度、動(dòng)力黏度和工作溫度等，定義各個(gè)液壓元件的關(guān)鍵尺寸與內(nèi)部參數(shù)。 增壓過程： 控制器對電磁閥斷電后，增壓閥開啟，減壓閥關(guān)閉。制動(dòng)主缸和制動(dòng)輪缸的通路被截?cái)啵?制動(dòng)輪缸和蓄能器接通，輪缸的制動(dòng)液流入蓄能器，制動(dòng)壓力降低。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，電磁閥的開關(guān)根據(jù)傳感器測得的輪速信號與車速信號， ECU 經(jīng)過處理得出控制信號 ， 控制相應(yīng)的電磁閥， 通過改變電磁閥 的 開啟或關(guān)閉，來調(diào)節(jié) 各制動(dòng)輪缸實(shí)施制動(dòng)壓力。 AMESIM 液壓元件設(shè)計(jì)庫包含了機(jī)液系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)單元模塊，它被看作是液壓元件建模的工程語言，可以對噴油器、液壓錘、柱塞泵、葉片泵、半主動(dòng)緩沖器以及其他類型的液壓閥建模。而且 簡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)開發(fā)。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 論文 15 第 3 章 基于 AMESIM 的 ABS 液壓 系統(tǒng)建模 AMESIM 簡介 AMESIM 軟件功能簡介 AMESim（ Advanced Modeling and Simulation Environment for Systems Engineering）是世界著名的工程系統(tǒng)高級建模與仿真平臺，它提供了一個(gè)系統(tǒng)級工程設(shè)計(jì)的完整平臺，使得用戶可以在單一的平臺上建立復(fù)雜的一維多學(xué)科領(lǐng)域的機(jī)電液一體化系統(tǒng)模型，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行仿真計(jì)算和深入的分析 [12]。即制動(dòng)器響應(yīng)滯后時(shí)間。因此，真空助力器閥口中的氣體流動(dòng)可視為等熵流動(dòng)。 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— 汽車質(zhì)心高度 ； L— 前后軸距離 ； c— 車輛輪距 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。車輛受力分析如圖 所示。 分析 ABS 液壓系統(tǒng)響應(yīng)特性，及影響參數(shù)。 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。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。 圖 車 輪滑移率與路面附著系數(shù)的關(guān)系 由圖 可知，隨著制動(dòng)力的增加，車輪的滑移率也在不斷增加，隨著滑移率 S的增加，縱向附著系數(shù)會達(dá)到一個(gè)峰值點(diǎn) μh，其對應(yīng)的滑移率為 Sc。 在輪胎和地面的接觸面上還存在著另一個(gè)摩擦力，它作用在車輪的側(cè)向，稱為側(cè)向附著力。 ABS 工作原理 汽車在 行駛 過程中，車輪在路面上的縱向運(yùn)動(dòng)可有滾動(dòng)與滑動(dòng)兩種形式，車輪相對于路面的滑動(dòng)又可分為滑移與滑動(dòng)兩種形式 .試驗(yàn)表明，當(dāng)輪胎在路面上滑移時(shí)，將改變輪胎與地面間的附著系 數(shù)，因而也改變了汽車的制動(dòng)力。通常在制動(dòng)開始時(shí)，系統(tǒng)中的各電磁閥均不通電，常開閥和常閉閥都處于斷電狀態(tài)，常開閥開啟，常閉閥關(guān)閉，主缸的高壓制動(dòng)液經(jīng)常開閥進(jìn)入制動(dòng)輪缸而不能進(jìn)入蓄能器。每對高速開關(guān)閥又由一個(gè)常開閥 (又稱加壓閥 )和一個(gè)常閉閥 (又稱減壓閥 )組成。并且過大的制動(dòng)壓力波動(dòng)會引起制動(dòng)管路的震動(dòng)，影響ABS 的控制效果。加、減速度絕對值小，則制動(dòng)效能低下；加、減速度絕對值大，會使 ABS 難以控制，此時(shí)不僅影響制動(dòng)效能，而且會使車輛制動(dòng)時(shí)舒適性降低。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。其作用接受 ABS 電子控制單元的指令，驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)器中的電磁閥動(dòng)作 (或油泵電機(jī)動(dòng)作 )，實(shí)現(xiàn)輪缸壓力的調(diào)節(jié)。它的主要作用是接收輪速傳感器等輸入信號，計(jì)算出輪速、參考車速、車輪減速度、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 。 ABS 輪速的黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 論文 5 精度對其以后的輪加減速度和參考車速的計(jì)算精度影響很大。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。 1996 年， Bosch公司提出了車輛動(dòng)力學(xué)系統(tǒng) (VDC)的概念，在 ABS/ASR 的基礎(chǔ)上，加入側(cè)向穩(wěn)定性控制等新內(nèi)容，以實(shí)現(xiàn)全工況內(nèi)的汽車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)最佳 [4]。 ABS 的作用是通過控制汽車的縱向制動(dòng)力來使汽車在制動(dòng)過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)，從而提高汽車的制動(dòng)性能、方向穩(wěn)定性和操縱性。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 論文 4 ABS 正在向小型車普及，但作為附加的安全裝置，它會增加整車的重量并占據(jù)安裝空間，因此要求其體積和重量盡可能小 。宏安公司是我國批量生產(chǎn) ABS的廠家。 國 內(nèi) 對 ABS 的研究工作始于八十年代初，研制單位有東風(fēng)汽車公司、交通部重慶公路所、重慶宏安 ABS 有限公司、陜西興平 514 工廠與西安交通大學(xué)等?，F(xiàn)在發(fā)達(dá)國家已廣泛采用了 ABS 技術(shù)。直到 70 年代后期，由于電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，為 ABS 技術(shù)在汽車上的應(yīng)用提供了可靠的技術(shù)支持。最早官方記錄的汽車防抱制動(dòng)系統(tǒng)是在英國 1932年發(fā)布的專利 382241，題目是 “制動(dòng)時(shí)防止車輪壓緊轉(zhuǎn)動(dòng)車輪的安全裝置 ”。還需要針對不同車型進(jìn)行大量的參數(shù)匹配試驗(yàn)，大概需要一年半到兩年的時(shí)間，并 且需要大量的經(jīng)驗(yàn)，不僅耗資巨大，而且延長了產(chǎn)品的開發(fā)周期。而 ABS 可以在制動(dòng)過程中自動(dòng)、高頻地對制動(dòng)系統(tǒng)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而對制動(dòng)力進(jìn)行調(diào)節(jié)，使車輪滑移率保持在理想滑移率附近，既防止車輪抱死，又充分利用了車輪 與路面的附著能力，縮短了制動(dòng)距離，提高了汽車制動(dòng)過程中的方向穩(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。目前國內(nèi)許多汽車公司已經(jīng)開始進(jìn)行汽車自主研發(fā)，要在商業(yè)的競爭中脫穎而出，要擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的汽車，要使我國由一個(gè)汽車大國變?yōu)橐粋€(gè)汽車強(qiáng)國，就必須進(jìn)行汽車關(guān)鍵零部件的自主研發(fā)。 、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請他人代寫 2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，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)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。本人授權(quán) 大學(xué)可以將 本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。除了文