基于amesim的abs液壓系統(tǒng)建模與仿真本科生畢業(yè)論文(參考版)
2024-09-05 21:40本頁面
【正文】 建模仿真過程分為四個步驟：構建方案的模型；選擇模型復雜程度；設定模型的參數(shù)；仿真計算分析 ，為下一章的仿真提供了系統(tǒng)模型。 圖 蓄能器模型 本章小結(jié) 黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 論文 21 本章主要分析了 ABS 液壓系統(tǒng)的工作特點， 由 電磁閥、液壓泵和蓄能器等共同組成液壓調(diào)節(jié)單元，并根據(jù) 傳感器將車輪轉(zhuǎn)速 和車速信號傳給 給電子控制裝置 ，經(jīng)過計算得出控制信號 ， 控制相應的 電磁閥、電動泵和儲壓器等組成 的制動壓力調(diào)節(jié)裝置，通過制動管路對各制動輪缸實施制動壓力的調(diào)節(jié)，使車輪制動力始終保持在較好的制動狀態(tài)。 此系統(tǒng)采用的是氣囊式蓄能器，目前應用得最廣泛，它的主要結(jié)構由充氣閥、殼體、皮囊和進油閥組成，如圖 ，氣囊被固定里面充滿惰性氣體。泵排量為 ，泵的轉(zhuǎn)速為 3000rev/min，如圖 。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 論文 20 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 電動機的機械能轉(zhuǎn)換成液壓系統(tǒng)中油液的壓力能，供系統(tǒng)使用。 增壓閥連接在從制動主缸到制動輪缸的管路中，減壓閥連接在制動輪缸與低壓蓄能器之間。 圖 制動輪缸模型 根據(jù)輪缸的結(jié)構和數(shù)學模型，在 AMESim 中搭建輪缸的模型，該模型包括機械模塊庫中的一個接觸式彈簧阻尼系統(tǒng)，線性彈簧系統(tǒng)和液壓元件設計庫中的活塞缸以 及考慮摩擦的運動質(zhì)量塊，輪缸活塞直徑 54mm；輪缸活塞質(zhì)量 。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 論文 19 圖 制動主缸模型 輪缸模型 制動器采用鉗盤式制動器。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 、 。理論上取最優(yōu)滑移率點作為期望滑移率， 選取 AMESIM 軟件中的控制信號單元，搭建控制單元模型，將滑移率轉(zhuǎn)化為車速與輪速的差值。因而研究和評價 ABS 液壓調(diào)節(jié)器是十分重要的，下面 由以上元件依照實際工作原理連接，組成 ABS 液壓 調(diào)節(jié)模型。 如圖 。其工作性能的好壞不僅與控制器的控制邏輯和傳感器有關，還與液壓調(diào)節(jié)器的性能密切相關。此狀態(tài)制動輪缸中制動壓力持續(xù)上升，增 壓持續(xù)一定時間后，由控制信號源對系統(tǒng)提供工作信號，系統(tǒng)進入減壓狀態(tài)。圖中模型包括： ECU 即信號處理裝置， PID 控制裝置， 線性信號源，信號轉(zhuǎn)換裝置，助力器， 液壓調(diào)節(jié)器， 制動主缸，制動輪缸。 設定仿真參數(shù)，運行仿真，查看結(jié)果。 AMESim 模型搭建步驟 依據(jù) ABS 的工作原理，從 AMESim 模型庫中選取合適元件并按照原理圖連接 好。制動主缸和制動輪缸再次接通，制動主缸的高壓制動液再次進入制動輪缸，增加制動壓力。所有通路都被截斷， 制動器制動壓力保持不變。與此同時， ABS 電機帶動回液泵工作，把流回蓄能器的制動液加壓送回制動主缸。 減壓過程： 控制器發(fā)出控制指令，增壓閥關閉，減壓閥開啟。具體的 ABS液壓系統(tǒng)工作過程分析 ： 常規(guī)制動過程： 電磁閥不通電，增壓閥常開，減壓閥常閉。 ABS 液壓系統(tǒng)結(jié)構 ABS 液壓系統(tǒng)主要由主缸、輪缸，控制閥組成。由于是基于結(jié)構單元建模，因此可以非常直接和直觀地理解模型層次。 AMESim 使得工程師迅速達到建模仿真的最終目標 ,分析和優(yōu)化工程師的設計，從而幫助用戶降低開發(fā)的成本和縮短開發(fā)的周期。大量的用戶群使得 AMESim 已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)的車輛，發(fā)動機，越野設備，航天航空，船舶，軌道交通，冶金設備，海洋工程以及重型設備等工業(yè)領域內(nèi)的多學科專業(yè)，包括控制、流體、機械、熱分析、電、磁以及能源等復雜工程系統(tǒng)建模與仿真的首選平臺 [11]。建模仿真過程 一般 分為四個步驟：構建方案的模型；選擇模型復雜程度；設定模型的參數(shù)；仿真計算分析。工程師在一個基于工程應用的 AMESim 友好環(huán)境下可研究任何元件或者系統(tǒng)的穩(wěn) 態(tài)和動態(tài)性能。 并且建立了 ABS液壓系統(tǒng)的數(shù)學模型， 包括制動主缸、輪缸、蓄能器、回油泵等液壓系統(tǒng)元件 模型 ， 汽車液壓制動系統(tǒng)的建模比較真實全面地反映了防抱死制動系統(tǒng)中執(zhí)行元件特性，所建立的微分方程組，通過求解，可以應用于實際參數(shù)下的 ABS 模擬系統(tǒng)。 00d SASt VQ???? () 進入制動輪缸的油液會呈現(xiàn)三種狀態(tài)：增壓，保壓，減壓 ： DPetVdQ d?? () VD—油缸及管路容積 e? —油液的體積彈性模量 在增壓過程，制動缸體積變化情況： ()2PstedDd K P PdK C AV? ???? () ：在減壓過程，由制動缸排除的油液為： 2( P )RRd PQ C A ???? () PR— 回油壓力 。此時通過閥口的氣體流量為： 2100 0 02( 1 )kkkek P PQ A PR T k P P?? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ? ? () Q —流過閥口截面積的流量 (m3/h)； eA —閥口流通截面的有效面積 (mm2)； 0P —閥口上游絕對壓力 (Pa)； 0T —絕對溫度 (K)； 制動 輪缸模型 2 1 2Vpi iitd d ??? () i—分別代表四個車輪的制動 輪缸 ； Q2i+1—流入電磁閥的流量 ； Q2i—流出電磁閥的流量 蓄 能器 模型 p xRTPMV? xvET MC? 0 0 0/oxM P p V R T?? () M —氣體質(zhì)量； 0pP —初始氣體壓力； 0xV —初始氣體體積； xV —氣體體積； R —氣體常量； oM —初始氣體質(zhì)量 黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 論文 13 回油泵模型 2vq beDn v??? () b—葉片寬度； e—轉(zhuǎn)子和定子間的偏心量； D—定子內(nèi)徑 制動開始時（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動速度為： p QV A?? () A? —油缸作用面積 設制動器的間隙為 S0，則消除間隙所需時間為 td。真空助力器閥口中的氣流為亞聲流速狀態(tài)。雷諾數(shù)其定義如下： e avR ??? () ? —液體密度 (Kg/m3)； v —液體的平均流速 (m/s)； a —不同流動狀態(tài)下的特征尺寸； ? —液體絕對粘度 (Pa) 閥口流量 液體流動狀態(tài)為層流狀態(tài)，通過閥體的體積流量： 1 2 1 222Red p p p pQ C A A??????? () Q —通過閥體的體積流
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