【正文】 要問題是系統(tǒng)對(duì)于路況的識(shí)別不夠理想。宏安公司是我國批量生產(chǎn) ABS 的廠家。重型汽車研究中心 1995 年 6 月對(duì)自制的 ABS 系統(tǒng)進(jìn)行了道路試驗(yàn)，但存在一些問題，隨后，課題組重新設(shè)計(jì)了軟件及硬件，所生產(chǎn)的 ABS 基本上己達(dá)到國外產(chǎn)品的黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 論文 3 性能。 ABS 正在向小型車普及，但作為附加的安全裝置，它會(huì)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。目前，經(jīng)過優(yōu)化的 ABS 己可將主缸、壓力調(diào)節(jié)器和電控單元集成為一體，從而大大減小了體積和成本。 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。這樣，它們可共用許多電子元件和系統(tǒng)部件來控制汽車車輪的運(yùn)動(dòng)，電子控制和保護(hù)裝置都被裝在同一個(gè)殼體內(nèi)。 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]。 只有取得準(zhǔn)確的車輪速度或加速度信號(hào)，控制系統(tǒng) ECU 才能知道什么時(shí)候下達(dá)卸壓指令，什么時(shí)候下達(dá)保壓指令 ，什么時(shí)候下達(dá)增壓指令，從而使車輪不致抱死，并不斷減速直到停止，如圖 。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。最極端的情況是一個(gè)循環(huán)的時(shí)間都花在了輪速的計(jì)算上。ABS 輪速的精度對(duì)其以后的輪加減速度和參考車速的計(jì)算精度影響很大。實(shí)用的輪速算法采用測(cè)量脈沖的寬度， 經(jīng)過數(shù)字濾波 ，從而 對(duì)輪速的結(jié)果進(jìn)行合理性的判斷修正。它的主要作用是接收輪速傳感器等輸入信號(hào)，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 。大多數(shù)電子控制單元是以微處理器為基礎(chǔ)，采用 專用集成電路，一般至少有一個(gè)微處理器來確保快速、可靠地處理數(shù)據(jù)，如圖 。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)。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 論文 5 圖 ABS 液壓調(diào)節(jié)單元內(nèi)部結(jié)構(gòu) HCU 要按既定的壓力控制模式，有效地對(duì)制動(dòng)壓力實(shí)施控制，又必須滿足以下基本要求： 通常助力式和動(dòng)力式液壓制動(dòng)系的促動(dòng)時(shí)間為 。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。 HCU 對(duì)制動(dòng)壓力實(shí)施有效控制，應(yīng)使增壓和減壓速率適當(dāng)。加、減速度絕對(duì)值小，則制動(dòng)效能低下；加、減速度絕對(duì)值大，會(huì)使 ABS 難以控制，此時(shí)不僅影響制動(dòng)效能，而且會(huì)使車輛制動(dòng)時(shí)舒適性降低。 合理的制動(dòng)壓力取決于路面條件、氣象條件、車輛類別及承載情況等。并且過大的制動(dòng)壓力波動(dòng)會(huì)引起制動(dòng)管路的震動(dòng)，影響 ABS 的控制效果。它與 ECU 封裝在一起。每對(duì)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。 4 個(gè)常開閥分別設(shè)置在制動(dòng)主缸兩腔和液壓助力室至各制動(dòng)輪缸的制動(dòng)管路中；而另 4 個(gè)常閉閥分別設(shè)置在各個(gè)制動(dòng)輪缸至蓄能器的制動(dòng)液通 路中。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?；赜捅玫淖饔檬菍⑿钅芷髦械闹苿?dòng)液泵回主缸。 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(duì)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。 100%VRS V????? () 式中， V—汽車行駛速度 ； S—滑移率 ； ω—車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度 ABS 的產(chǎn)生離不開前人對(duì)路面特性的研究。 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。汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤使車輪產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)角，相應(yīng)的產(chǎn)生了側(cè)向附著力，使汽車持續(xù)曲線運(yùn)動(dòng)。 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Sc 滑移率 S 縱向附著系數(shù)g? 側(cè)向附著系數(shù) y? ? 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 論文 7 率 S 的增加，縱向附著系數(shù)會(huì)達(dá)到一個(gè)峰值點(diǎn) μh，其對(duì)應(yīng)的滑移率為 Sc。由圖 可看出，隨著滑移率的增加，側(cè)向附著系數(shù)在不斷減小， 當(dāng) S＝ 100％ 時(shí)，汽車抗側(cè)向干擾的能力接近于零。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。 汽車 ABS 通過自動(dòng)調(diào)節(jié)制動(dòng)力矩，使滑移率保持在最佳滑移率 Sc 附近，充分利用了輪胎與路面的附著能力，提高了制動(dòng)性能，縮短了制動(dòng)距離，同時(shí)又保持了較大的側(cè)向附著系數(shù)，提高了汽車的抗側(cè)滑能力和轉(zhuǎn)向能力，防止制動(dòng)過 程中側(cè)滑、跑偏和甩尾現(xiàn)象的發(fā)生，保證制動(dòng)時(shí)的安全性，減少交通事故的發(fā)生。 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(jí)建模仿真軟件。所有的應(yīng)用庫都提供了將信號(hào)端轉(zhuǎn)換成為結(jié)構(gòu)化的多通口功能模塊，方便工程師利用方塊圖靈活、迅速地建立物理系統(tǒng)的模型 研究 的主要內(nèi)容 建立 ABS 液壓 系統(tǒng) 數(shù)學(xué)模型，表示出所要建立模型對(duì)象的組成及工作過程的各個(gè)環(huán)節(jié) 。 分析 ABS 液壓系統(tǒng)響應(yīng) 特性，及影響參數(shù)。 第 2 章 ABS 液壓 系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模 車輛模型 單輪車輛模型 目前，常用的車輛模型主要有一般車輛模型、四輪車輛模型、雙輪車輛模型[10]以及單輪車輛模型。車輛受力分析如圖 所示。 圖 單輪車輛 Simulink 模型 簡化的四輪車輛模型 忽略車輛側(cè)傾的影響，將簧上質(zhì)量、簧下質(zhì)量合為車輛整體質(zhì)量，忽略輪胎的滾動(dòng)阻力和車輛風(fēng)阻，考慮車輛縱向、橫向、繞 Z 軸的轉(zhuǎn)動(dòng)和四個(gè)車輪繞其旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，為研究方便，假定制動(dòng)過程中前輪轉(zhuǎn)向角為零，前后車輪幾何中心在同一軸線上，橫擺過程中兩輪上的附著系數(shù)不變，令車輛坐標(biāo)系原點(diǎn)與汽車質(zhì)心重合 [9]，可 建立一個(gè) 7 自由度的四輪車輛模型 。 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