【正文】 至此，對(duì) ABS 液壓系統(tǒng)的仿真基本完成，雖然仿真完成，但還存在一些不足：ABS 液壓系統(tǒng)是非線性的，各環(huán)節(jié)的延遲等動(dòng)態(tài)特性使工作過(guò)程非常復(fù)雜，建立其精確的模型并不是很理想，并且在 AMESIM環(huán)境中建立的 ABS液壓系統(tǒng)需要在增壓、保壓、減壓三種狀態(tài)下循環(huán)工作，需要根據(jù)一定的控制邏輯進(jìn)行切換，在控制信號(hào)的調(diào)整方面還存在不足。但由于 ABS 系統(tǒng)需要在增壓、保壓、減壓三種狀態(tài)下工作，根據(jù)一定的控制邏輯進(jìn)行切換，運(yùn)行 AMESIM 軟 件對(duì) ABS 液壓系統(tǒng)模型進(jìn)行仿真，分析 ABS 液壓系統(tǒng)響應(yīng)特性， 得出 制動(dòng)液的體積彈性模量越大， 粘 度越小，調(diào)節(jié)器表現(xiàn)的液壓特性越好 ，并且 節(jié)流系數(shù)和通流面積越大，表現(xiàn)的液壓特性越好 。 （ 2）通過(guò)分析汽車(chē) ABS 系統(tǒng)工作狀況，建立了 ABS 系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，為下面運(yùn)用軟件建立 ABS 模型提供理論依據(jù)。通過(guò)改變 ABS 液壓系統(tǒng) 內(nèi)參數(shù)的變化，分析了制動(dòng)液體積彈性模量和增壓、減壓閥開(kāi)啟節(jié)流面積變化對(duì)液壓系統(tǒng)的影響狀況。 本章 在 Simulink 建立汽車(chē) ABS 模型， 對(duì)車(chē)黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 論文 32 輛在制動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行了分析， 無(wú) 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(chē)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(chē)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(duì) 保持車(chē)輛行駛的穩(wěn)定性有實(shí)際意義。 AMESim 建模為調(diào)節(jié)器的研究提供了一種行之有效的方法。 本章小結(jié) 試驗(yàn)結(jié)果表明， 輪缸的壓力狀態(tài)切換過(guò)程存在一定的滯后，滯后特性對(duì)防抱死制動(dòng)效果將產(chǎn)生不利影響，并分析了電磁閥和制動(dòng)液體積彈性模 量和粘度參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響 ， 制動(dòng)液的體積彈性模量越 小 ，黏度越小，調(diào)節(jié)器表現(xiàn)的液壓特性越好 。 0 2 4 6 8 10 12 14 16 1800 . 20 . 40 . 60 . 81S l i pT i m e ( s e c s )Normalized Relative Slip 圖 無(wú) ABS 作用 時(shí)的 滑移率曲線 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18020406080V 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 無(wú) ABS 作用車(chē)速與輪速曲線 通過(guò) Simulink 平臺(tái)對(duì)車(chē)輛制動(dòng)時(shí)進(jìn)行了分析，得到汽車(chē)的制動(dòng)穩(wěn)定性與 ABS 裝置的密切關(guān)系。從圖 中可以看出，在有 ABS 作用時(shí)，車(chē)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(chē)輪黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 論文 31 抱死的可能性，從滑移率曲線上看，在有 ABS 的作用時(shí)，滑移率控制在 左右，使附著系數(shù)保持在最大值附近；而無(wú) ABS 作用時(shí)，滑移率很快上升到最大值，使附著系數(shù)急劇下降如圖 。 容積（cm3） 容積（cm3） 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 論文 30 圖 單輪車(chē)輛 Simulink 模型 通過(guò)仿真，可以得到車(chē)輛制動(dòng)時(shí)有、無(wú) ABS 作用下的制動(dòng)時(shí)間的差別，當(dāng)汽車(chē)以 70Km/h 的速度做減速行駛時(shí)，可將實(shí)際的車(chē)體速度 v 折算為此時(shí)車(chē)輪所對(duì)應(yīng)的角速度 r,在實(shí)際情況中，由于制動(dòng)力的存在，車(chē)輪并沒(méi)有做純滾動(dòng)，而是以 r 做滑動(dòng)滾動(dòng)，此時(shí)的 r 總是小于 v,這與仿真出來(lái)的結(jié)論是一致的如圖 。 Simulink 是采用模塊組合的方法來(lái)創(chuàng)建動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的計(jì)算模型，其特點(diǎn)是快速準(zhǔn)確 。 基于 Simulink 車(chē)輛制動(dòng)過(guò)程分析 Simulink 是 MATLAB 的一個(gè)附加組件，為用戶提供建模和仿真的平臺(tái) [17]。 圖 通流面積 節(jié)流系數(shù) 壓力（bar） 容積（cm3） 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 論文 29 圖 通流面積 1mm2 節(jié)流系數(shù) 1 圖 通流面積 1mm2 節(jié)流系數(shù) 通過(guò)對(duì) ABS 液壓控制系統(tǒng)中電磁閥動(dòng)態(tài)響應(yīng)的研究，基于 AMESIM 軟件建立了系統(tǒng)仿真模型，并建立了系統(tǒng)中模塊的數(shù)學(xué)模型，為模型分析提供了理論依據(jù)。由圖 ， ， 看出，通流面積 1mm2 節(jié)流系數(shù) 時(shí)，壓力變化曲線比較正常，按照規(guī)定完成增壓， 減 壓過(guò)程。 圖 體積彈性模量 20xx0pa 粘度 圖 體積彈性模量 10000pa 粘度 壓力（bar） 壓力（bar） 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 論文 28 圖 體積彈性模量 10000pa 粘度 60cp 閥節(jié)流系數(shù)和通流面積對(duì)液壓系統(tǒng)的影響 對(duì)系統(tǒng)在增壓 ，減 壓階段時(shí)進(jìn)行分析，在液體流經(jīng)閥口時(shí)，通過(guò)改變節(jié)流口通流截面積的大小或通流通道的長(zhǎng)短來(lái)改變液阻，從而控制通過(guò)閥口德流量，閥口大小對(duì)流量穩(wěn)定性的控制質(zhì)量影響極大。對(duì)液壓油來(lái)說(shuō)，壓力增大時(shí)，粘度增大；但是在一般液壓系統(tǒng)使用的壓力范圍內(nèi)，增大的數(shù)值很小，液壓油粘度對(duì)溫度的變化十分敏感。液體在外力作用下流動(dòng)時(shí)，分子間的內(nèi)聚力要阻止分子相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生一種內(nèi)摩擦力，這種現(xiàn)象稱為液體的粘性。主缸的壓力是由制動(dòng)踏板的行程 (即駕 駛員實(shí)施制動(dòng)時(shí)的操縱性 )決定的，所以，對(duì) ABS 車(chē)輛進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，要求駕駛員將制動(dòng)踏板踩到底，以保證輪缸增壓特性的穩(wěn)定性。根據(jù)曲線可看出電磁閥切換滯后約 25ms。從理論上 對(duì)具體的滯后時(shí)間進(jìn)行標(biāo)定，不但復(fù)雜而且可信度低，所以，通過(guò)試驗(yàn)曲線來(lái)得到各切換動(dòng)作滯后時(shí)間的方法顯得更為方便。仿真曲線如圖 。此時(shí)蓄能器，一個(gè)作用是消除壓力的沖擊和脈動(dòng)，消除系統(tǒng)噪聲；另一個(gè)重要作用是儲(chǔ)存減壓所排出的液壓介質(zhì)，作為下次增壓的油源。增壓過(guò)程中，減壓閥處于關(guān)閉狀態(tài)。 圖 制動(dòng)輪缸活塞位移曲線 以 ～ 一個(gè)循環(huán)為例分析，在 ～ 增壓過(guò)程中，增壓閥保持開(kāi)啟，減壓閥保持關(guān)閉，液壓回路在回油泵的工作下，將液壓介質(zhì)導(dǎo)入制動(dòng)輪缸。 壓力(bar) 制動(dòng)力（N） 壓力(bar) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 論文 23 圖 制動(dòng)輪缸壓力曲線 制動(dòng)輪缸流量曲線 圖 各個(gè)制動(dòng)輪缸流量曲線 制動(dòng)輪缸活塞位移曲線 制動(dòng)輪缸內(nèi)，單活塞桿缸進(jìn)、出油口的布置為缸筒固定，由 于單桿活塞桿左右兩腔的有效工作面積不相等，因此，它在左右方向所產(chǎn) 生的推力和速度不相等，液壓油壓力(bar) 壓力(bar) 流量（L/min） 流量（L/min） 流量（L/min） 流量（L/min） 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 論文 24 進(jìn)入無(wú)桿腔，活塞開(kāi)始不斷移動(dòng)，隨著腔內(nèi)壓力增大，活塞位移增加，隨著壓力不斷減小，工作腔內(nèi)活塞又逐漸向初始位置移動(dòng)。如圖 為 制動(dòng) 力 仿真曲線 。 表 車(chē)輛 參數(shù) 最大踏板力 500(N) 空氣阻力系數(shù) 轎車(chē)迎 風(fēng)面積 (m2) 車(chē)輪靜力半徑 268(mm) 前后制動(dòng)器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 前 42( ),后 20( ) 輪缸活塞的直徑 (mm) 制動(dòng)工作容積 (cm) 制動(dòng)管路最大液壓 12(MPa) 制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比 制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)及主缸機(jī)械效率 增壓閥節(jié)流面積 工作溫度 ℃ 回油泵排量 蓄能器容量 3ml 液壓介質(zhì)密度 850kg/m3 液壓介質(zhì)體積彈性模量 17000bar 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 論文 22 基 于 AMESIM 汽車(chē) ABS 液壓 系統(tǒng)仿真 制動(dòng)力 曲線 制動(dòng)力輸入為 系統(tǒng)關(guān)鍵部分，作為系統(tǒng)的輸入，經(jīng)過(guò)信號(hào)放大裝置傳遞給系統(tǒng)，各個(gè)部件根據(jù)信號(hào)源的輸入量的大小，決定輸出的值所以尤為關(guān)鍵。在實(shí)際工作過(guò)程中，對(duì)于調(diào)節(jié)器液壓特性有主要影響的是制動(dòng)液、制動(dòng)管路及控制閥 (增、減壓閥 )開(kāi)度大小 。具體參數(shù)見(jiàn)表 。盤(pán)式制動(dòng)器為浮鉗式制動(dòng)器，鼓式制動(dòng) 器為領(lǐng)、從蹄式制動(dòng)器。建模仿真過(guò)程分為四個(gè)步驟：構(gòu)建方案的模型；選擇模型復(fù)雜程度；設(shè)定模型的參數(shù)；仿真計(jì)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) 本章主要分析了 ABS 液壓系統(tǒng)的工作特點(diǎn)， 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(chē)輪轉(zhuǎn)速 和車(chē)速信號(hào)傳給 給電子控制裝置 ，經(jīng)過(guò)計(jì)算得出控制信號(hào) ， 控制相應(yīng)的 電磁閥、電動(dòng)泵和儲(chǔ)壓器等組成 的制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置，通過(guò)制動(dòng)管路對(duì)各制動(dòng)輪缸實(shí)施制動(dòng)壓力的調(diào)節(jié)，使車(chē)輪制動(dòng)力始終保持在較好的制動(dòng)狀態(tài)。 此系統(tǒng)采用的是氣囊式蓄能器，目前應(yīng)用得最廣泛，它的主要結(jié)構(gòu)由充氣閥、殼體、皮囊和進(jìn)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 。 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(dòng)電動(dòng)機(jī)的機(jī)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(dòng)主缸到制動(dòng)輪缸的管路中，減壓閥連接在制動(dòng)輪缸與低壓蓄能器之間。 圖 制動(dòng)輪缸模型 根據(jù)輪缸的結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型，在 AMESim 中搭建輪缸的模型，該模型包括機(jī)械模塊庫(kù)中的一個(gè)接 觸式彈簧阻尼系統(tǒng)，線性彈簧系統(tǒng)和液壓元件設(shè)計(jì)庫(kù)中的活塞缸以及考慮摩擦的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量塊，輪缸活塞直徑 54mm；輪缸活塞質(zhì)量 。 圖 制動(dòng)主缸模型 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 論文 19 輪缸模型 制動(dòng)器采用鉗盤(pán)式制動(dòng)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(diǎn)作為期望滑移率， 選取 AMESIM 軟件中的控制信號(hào)單元，搭建控制單元模型， 將滑移率轉(zhuǎn)化為車(chē)速與輪速的差值。因而研究和評(píng)價(jià) ABS 液壓調(diào)節(jié)器是十分重要的，下面 由以上元件依照實(shí)際工作原黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 論文 18 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(guān)，還與液壓調(diào)節(jié)器的性能密切相關(guān)。此狀態(tài)制動(dòng)輪缸中制動(dòng)壓力持續(xù)上升，增 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 論文 17 壓持續(xù)一定時(shí)間后，由控制信號(hào)源對(duì)系統(tǒng)提供工作信號(hào)，系統(tǒng)進(jìn)入減壓狀態(tài)。圖中模型包括： ECU 即信號(hào)處理裝置， PID 控制裝置， 線性信號(hào)源，信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置，助力器， 液壓調(diào)節(jié)器， 制動(dòng)主缸，制動(dòng)輪缸。 設(shè)定仿真參數(shù)，運(yùn)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(kù)中選取合適元件并按照原理圖連接好。制動(dòng)主缸和制動(dòng)輪缸再次接通，制動(dòng)主缸的高壓制動(dòng)液再次進(jìn)入制動(dòng)輪缸，增加制動(dòng)壓力。所有通路都被截?cái)啵? 制動(dòng)器制動(dòng)壓力保持不變。與此同時(shí)， ABS 電機(jī)帶動(dòng)回液泵工作，把流回蓄能器的制動(dòng)液加壓送回制動(dòng)主缸。 減壓過(guò)程： 控制器發(fā)出控制指令，增壓閥關(guān)閉，減壓閥開(kāi)啟。具體的 ABS 液壓系統(tǒng)工作過(guò)程分析 ： 常規(guī)制動(dòng)過(guò)程： 電磁閥不通電，增壓閥常開(kāi)，減壓閥常閉。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 論文 16 ABS 液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 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(gòu)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(dá)到建模仿真的最終目標(biāo) ,分析和優(yōu)化工程師的設(shè)計(jì)，從而幫助用戶降低開(kāi)發(fā)的成本和縮短開(kāi)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(chē)輛，發(fā)動(dòng)機(jī)，越野設(shè)備，航天航空，船舶，軌道交通，冶金設(shè)備，海洋工程以及重型設(shè)備等工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的多學(xué)科專業(yè)，包括控制、流體、機(jī)械、熱分析、電 、磁以及能源等復(fù)雜工程系統(tǒng)建模與仿真的首選平臺(tái) [11]。建模仿真過(guò)程 一般 分為四個(gè)步驟：構(gòu)建方案的模型；選擇模型復(fù)雜程度；設(shè)定模型的參數(shù)；仿真計(jì)算分析。工程師在一個(gè)基于 工程應(yīng)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(dòng)態(tài)性能。 并且建立了 ABS 液壓系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型， 包括制動(dòng)主缸、輪缸、蓄能器、回油泵等液壓系統(tǒng)元件 模型 ， 汽車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)的建模比較真實(shí)全面地反映了防抱死制動(dòng)系統(tǒng)中執(zhí)行元件特性，所建立的微分方