【正文】 14 第 4 章 ABS/ASR 的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r ABS 的發(fā)展歷程 第一臺(tái)防抱死制動(dòng)系統(tǒng) ABS(Antilock Brake System)，在 1950 年問世，首先被應(yīng)用在航空領(lǐng)域的飛機(jī)上， 1968 年開始研究在汽車上應(yīng)用。同時(shí)合肥工業(yè)大學(xué)也研制出國內(nèi)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的液壓制動(dòng)電子防抱系統(tǒng)，率先在 HF6700 輕型汽車上匹配使用獲得成功。其試樣在南京 IVECO 輕型客車上匹配使用全面達(dá)到了國家標(biāo)準(zhǔn) GB126761999 和歐洲法規(guī) EECR13 的要求。如清華大學(xué)和浙江亞太等承擔(dān)的汽車液壓防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ ABS） “ 九五 ” 國家科技攻關(guān)課題，在ABS 控制理論與方法、電子控制單元、液壓控制單元、開發(fā)裝置和匹配方法等關(guān)鍵技術(shù)方面均取得了重大 成果。在氣壓 ABS 方面，國內(nèi)企業(yè)包括東風(fēng)電子科技股份有限公司、重慶聚能、廣東科密等都已形成了一定的生產(chǎn)規(guī)模。此后一汽大眾、二汽富康、上海大眾、重慶長安、上海通用等均開始采用 ABS 技術(shù)，但這些 ABS 裝置我國均沒有自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。 ABS 裝置制造商主要有：德國博世公司（ BOSCH），歐、美、日、韓國車采用最多；美國德科公司（ DELCO），美國通用及韓國大宇汽車采用；美國本迪克斯公司（ BENDIX），美國克萊斯勒汽車采用；還有德國戴維斯公司（ TEVES）、德國瓦布科（ WABCO）、美國凱爾西海 斯公（ KELSEYHAYES）等，這些公司的 ABS 產(chǎn)品都在廣泛地應(yīng)用，而且還在不斷發(fā)展、更新和換代?，F(xiàn)在發(fā)達(dá)國家已廣泛采用 ABS 技術(shù)， ABS 裝置已成為汽車的必要裝備。這段時(shí)期許多家公司都相繼研制了形式多樣的 ABS 裝置。直到 70 年代后期，由于電子技術(shù)迅猛發(fā)展，為 ABS 技術(shù)在汽車上應(yīng)用提供了可靠的技術(shù)支持。機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜使 ABS 裝置的可靠性差、控制精度低、價(jià)格偏高。 1936 年，德國博世公司（ BOSCH）申請一項(xiàng)電液控制的 ABS 裝置專利，促進(jìn)了 ABS 技術(shù)在汽車上的應(yīng)用。 它是電子控制技術(shù)在汽車上最有成就的應(yīng)用項(xiàng)目之一，汽車制動(dòng)防抱死系統(tǒng)可使汽車在制動(dòng)時(shí)維持方向穩(wěn)定性和縮短制動(dòng)距離，有效提高行車的安全性。汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ Antilock Braking System 簡稱 ABS）的出現(xiàn)從根本上解決了汽車在制動(dòng)過程中的車輪抱死問題。當(dāng)車輪抱死時(shí)，地面的側(cè)向附著性能很差，所能提供的側(cè)向附著力很小，汽車在受到任何微小外力的作用下就會(huì)出現(xiàn)方向失穩(wěn)問題，極易發(fā)生交通事河南科技大學(xué)高等教育自學(xué)考試畢業(yè)論文 12 故。由于沒有車輪運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的反饋信號(hào)，無法測知制動(dòng)過程中車輪的速度和抱死情況，汽車就不可能據(jù)此調(diào)節(jié)輪缸或氣室制動(dòng)壓力的大小。 汽車 ABS 技術(shù)的發(fā)展趨勢研究 在汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)之前，汽車所用的都是開環(huán)制動(dòng)系統(tǒng)。但是，要想全面推廣，還有不少問題需要解決，比如：當(dāng)前汽車的 電力系統(tǒng) 不能滿足制動(dòng)能量要求、控制系統(tǒng)失效時(shí)的處理和如何清除其它干擾信號(hào)對控制系統(tǒng)造成的影響等。 與傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)相比， BBW 具有很多優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，省去了傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)中的制動(dòng)油箱、制動(dòng)主缸、助力裝置、 液壓閥 、復(fù)雜的管路系統(tǒng)等部件，使整車質(zhì)量降 低；制動(dòng)時(shí)間短，提高制動(dòng)性能；無制動(dòng)液，維護(hù)簡單；系統(tǒng)總成制造、裝配、測試簡單快捷，制動(dòng)分總成為 模塊化 結(jié)構(gòu)；采用電線連接，系統(tǒng)耐久性能良好；易于改進(jìn)，稍加改進(jìn)就可以增加各種電控制功能。 BBW（全電路制動(dòng)， BreakByWire）系統(tǒng)的出現(xiàn)，將會(huì)徹底顛覆使用 液壓油 或空氣作為傳力介質(zhì)的傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)。這種聲音和振顫都是正常的，且可讓駕駛者由此而感知 ABS 在工作。在出現(xiàn)意外狀況時(shí)，還得需要人來完成轉(zhuǎn)向控制。 河南科技大學(xué)高等教育自學(xué)考試畢業(yè)論文 11 (3)不要忘記控制轉(zhuǎn)向盤。在駕駛有 ABS 的車時(shí)，反復(fù)踩制動(dòng)踏板會(huì)使ABS 的工作時(shí)斷時(shí)續(xù)，導(dǎo)致制動(dòng)效能降低和制動(dòng)距離增加。有些車主認(rèn)為汽車裝有 ABS 后，安全性加大，因此在駕駛中思想就會(huì)放松，為事故埋下隱患。這樣才能進(jìn)一步理解各種操作。 (3)要事先練習(xí)使用 ABS，這樣才能使自己對 ABS 工作時(shí)的制動(dòng)踏板振顫有準(zhǔn)備和適應(yīng)能力。 (2)要保持足夠的制 動(dòng)距離。 四要 : (1)要始終將腳踩住制動(dòng)踏板不放松。由于其在制動(dòng)過程中的控制方式及工作過程與以往普通的制動(dòng)系統(tǒng)有所區(qū)別，因此在使用保養(yǎng)方面也與傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)有所不同，否則會(huì)引發(fā)ABS 系統(tǒng)故障。當(dāng)駕駛者迅速用力踩下剎車踏板時(shí)， BAS 就會(huì)判斷車輛正在緊急剎車，從而啟動(dòng) ABS，迅速增大制動(dòng)力。 ABS 雖然能夠縮短剎車距離，但如果駕駛員采用點(diǎn)剎時(shí)，車輪往往不會(huì)抱死， ABS 沒有機(jī)會(huì)發(fā)揮作用。有關(guān)調(diào)查顯示，約有 90％的 汽車駕駛員緊急情況剎車時(shí)缺乏果斷，而 BAS 則能從駕駛員踩下制動(dòng)踏板的速度，探測河南科技大學(xué)高等教育自學(xué)考試畢業(yè)論文 10 車輛行駛情況。即使車子已經(jīng)熄火了，它還會(huì)使剎車制動(dòng)能力保持一段時(shí)間。 制動(dòng)輔助系統(tǒng) BAS 是當(dāng)緊急剎車時(shí)，根據(jù)踩的速度、力度，制動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)感知而輸出更強(qiáng)的制動(dòng)力。在事故預(yù)防環(huán)節(jié)中人和環(huán)境的作用是主要的，在事故回避環(huán)節(jié)中車的作用是主要的。 提高汽車安全性的制動(dòng)控制系統(tǒng) 有汽車參與的交通事故中，事故的預(yù)防、事故的回避、乘客保護(hù)等安全領(lǐng)域與汽車的運(yùn)動(dòng)性能有密切的關(guān)系。 汽車行駛時(shí)能在短距離內(nèi)停車并且維持行駛方向穩(wěn)定性和在下長坡時(shí)能維持一定車速的能力，以及汽車在一定坡道上能長時(shí)間停車 不動(dòng)的 駐車 制動(dòng)器 性能稱為汽車的制動(dòng)性。制動(dòng)性直接關(guān)系到 交通安全 ，重大 交通事故 往往與制動(dòng)距離太長、緊急制動(dòng)時(shí)發(fā)生側(cè)滑等情況有關(guān)。 河南科技大學(xué)高等教育自學(xué)考試畢業(yè)論文 9 第 3 章 ABS 的應(yīng)用 防 抱死制動(dòng)系統(tǒng) (ABS) 汽車的制動(dòng)性也是汽車的主要性能之一?？刂埔?guī)則符合人的思維規(guī)律。目前，許多研究者把研究的重點(diǎn)放在建立準(zhǔn)確的輪胎模型或者通過其他的方式來識(shí)別路況的方法上，以期望和 PID 控制方法聯(lián)合起來應(yīng)用于 ABS，并且己經(jīng)取得了部分研究成果，但還不能進(jìn)入實(shí)用階段。 PID 控制 PID 控制方法的最大優(yōu)點(diǎn)是不需要了解被控制對象的數(shù)學(xué)模型，只需要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定，這個(gè)特點(diǎn)正好滿足了 ABS 控制系統(tǒng)建模比較困難的特點(diǎn)。 其思路是根據(jù)防抱死制 動(dòng)系統(tǒng)的各項(xiàng)控制要求，按照最優(yōu)化的原理來求得制動(dòng)防抱死系統(tǒng)的最優(yōu)控制目標(biāo)。它可以根據(jù)車輛— 地面系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，采用狀態(tài)空間的概念，在時(shí)間域內(nèi)研究汽車防抱死河南科技大學(xué)高等教育自學(xué)考試畢業(yè)論文 8 制動(dòng)系統(tǒng)。 滑模變結(jié)構(gòu)控制 由汽車防抱死制動(dòng)的基本原理可知，其制動(dòng)過程的本質(zhì)問題是把車輪的滑移率控制在附著系數(shù)的峰值點(diǎn) Sk，則滑動(dòng)模態(tài)變結(jié)構(gòu)根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)時(shí)的狀態(tài)、偏差及其導(dǎo)數(shù)值在不同的控制區(qū)域，以理想開關(guān)的方式切換控制量的大小和符號(hào)，以保證系統(tǒng)在滑動(dòng)區(qū)域很小的范圍內(nèi) [4]。但是邏輯門限值控制本身也存在一些不足。因此整個(gè)控制過程比較簡單，結(jié)構(gòu)原理上比較容易實(shí)現(xiàn)。再預(yù)選 一個(gè)角加速度門限值，當(dāng)實(shí)測值達(dá)到此門限值時(shí)，控制器發(fā)出指令，增加制動(dòng)力，使車輪轉(zhuǎn)速降低。 邏輯門限值控制 這種控制方式的特點(diǎn)是不需要建立具體系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并且對系統(tǒng)的非線性控制很有效，比較適合用于 ABS 的控制。由于 ABS 系統(tǒng)是非線性系統(tǒng)，因此探索一種有效的控制方法是 ABS 系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵。沒有裝備 ABS系統(tǒng)的汽車在濕滑路面或有冰雪的路面上制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)距離較長，而且不能猛烈轉(zhuǎn)向；在裝備 ABS 系統(tǒng)的汽車上也是如此，因?yàn)楸M管 ABS 能提供附加的制動(dòng)控制和轉(zhuǎn)向控制，但它不能解決這樣一個(gè)客觀的物理事實(shí)，那就是在較滑的路面上，可利用的牽引力很小。但是， ABS 系統(tǒng)能使汽車在此過程中降低車速和實(shí)現(xiàn)可靠的轉(zhuǎn)向，這樣就減輕了可能發(fā)生碰撞的危險(xiǎn)性。但是，由于四輪防抱死制動(dòng)系統(tǒng)保留著控制轉(zhuǎn)向的能力，因此，在制動(dòng)過程中有可能繞過障礙物，避免可能發(fā)生的事故。 河南科技大學(xué)高等教育自學(xué)考試畢業(yè)論文 6 不管一個(gè) ABS 系統(tǒng)多么完善，它仍然擺脫不了一定的物理規(guī)律。另一種情況是在松散的礫石路面、松土路面或積雪 很深的路面上制動(dòng)。在兩種情況下， ABS系統(tǒng)不能提供最短的制動(dòng)距離。其優(yōu)點(diǎn)如下 [3]： 改善汽車制動(dòng)時(shí)的橫向穩(wěn)定性； 改善汽車制動(dòng)時(shí)的方向操縱性； 改善制動(dòng)效能； 減少輪胎的局部過度磨損； 使用方便，工作可靠。 若電控單元判斷出左前輪仍趨于抱死拖滑狀態(tài)，它即向制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置發(fā)出命令，打開左前制動(dòng)輪缸與儲(chǔ)液室或儲(chǔ)能器 (圖中未畫出 )的通道，使左前制動(dòng)輪缸中的油壓降低，此即 ABS 制動(dòng)過程中的減壓狀態(tài)。如果沒有車輪即將抱死拖滑，制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置 2 不參與工作，制動(dòng)主缸 7 和各制動(dòng)輪缸 9 相通，制動(dòng)輪缸中的壓力繼續(xù)增大，此即 ABS 制動(dòng)過程中的增壓狀態(tài) [3]。 通常， ABS 是在普通制動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加裝車輪速度傳感器、 ABS 電控單元、制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置及制動(dòng)控制電路等組成的，如下圖 11 所示。 由試驗(yàn)得知，汽車車輪的滑動(dòng)率在 15％～ 20％時(shí)，輪胎與路面間有最大的附著系數(shù)。這些都極易造成嚴(yán)重的交通事故。如果只是前輪 (轉(zhuǎn)向輪 )制動(dòng)到抱死滑移而后輪還在滾動(dòng)，汽車將失去轉(zhuǎn)向能力。 （ 3） ABS 都具有自診斷功能，能夠?qū)ο到y(tǒng)的工作情況進(jìn)行監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)存在影響系統(tǒng)正常工作的故障時(shí)將自動(dòng)地關(guān)閉 ABS，并將 ABS 警示燈點(diǎn)亮，向駕駛發(fā)出警示信號(hào)，汽車的制動(dòng)系統(tǒng)仍然可以像常規(guī)制動(dòng)系統(tǒng)一樣進(jìn)行制動(dòng)。 四 、各種 ABS 在以下幾個(gè)方面都是相同的 （ 1） ABS 只是汽車的速度超過一定以后（如 5km/h 或 8km/h），才會(huì)對制動(dòng)過程中趨于抱死的車輪進(jìn)行防抱死制動(dòng) 壓力調(diào)節(jié)。 二通道式、特點(diǎn)：二通道式 ABS 難以在方向穩(wěn)定 性、轉(zhuǎn)向控制性和制動(dòng)效能各方面得到兼顧，目前