【正文】 制動(dòng)壓力的增減，此時(shí)回液泵不工作。 減壓過(guò)程： 控制器發(fā)出控制指令，增壓閥關(guān)閉，減壓閥開啟。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。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。 保壓過(guò)程： 控制器發(fā)出控制指令，增壓閥關(guān)閉，減壓閥關(guān)閉。所有通路都被截?cái)啵? 制動(dòng)器制動(dòng)壓力保持不變。 增壓過(guò)程： 控制器對(duì)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。增壓和減壓的速度可直接通過(guò) 調(diào)節(jié) 增壓閥和減壓閥的進(jìn)、出油口 開啟程度 來(lái)控制。 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。 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)。 設(shè)定仿真參數(shù)，運(yùn)行仿真，查看結(jié)果。 ABS 系統(tǒng)模型的 AMESim 實(shí)現(xiàn) 車輛 ABS 模型 根據(jù) ABS 液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，在 AMESim 中搭建出單輪車輛 ABS 液壓系統(tǒng)模型，如圖 所示。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。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(hào)源提供工作信號(hào)， ECU 根據(jù)控輪速信號(hào)進(jìn)行控制， 系統(tǒng)制動(dòng)輪缸模型進(jìn)入增壓狀態(tài)。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 ABS 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 液壓調(diào)節(jié)器模型 液壓 ABS 系統(tǒng)主要由控制器 (ECU)、液壓調(diào)節(jié)器和輪速傳感器 3 部分所組成。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)。 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。如圖 。 圖 液壓調(diào)節(jié)器 AMESIM 模型 液壓調(diào)節(jié)器作為 ABS 系統(tǒng)的重要組成部分，它的性能好壞直接影響 ABS 的制動(dòng)效果。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。 控制器模型 對(duì)于防抱死控制系統(tǒng)，首先應(yīng)該確定期望滑移率。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)化為車速與輪速的差值。 由于所采用的 PID 控制算法是不依賴于數(shù)學(xué)模型的，所以為得到最優(yōu)的 PID 控制效果就要對(duì)參數(shù)進(jìn)行整定，其目的是使系統(tǒng)獲得滿意的制動(dòng)效果，即系統(tǒng)穩(wěn)定，對(duì)給定量變化能迅速跟蹤，不同干擾下，系統(tǒng)輸出能保持給定值，控制性能保持穩(wěn)定。如圖 、 。 圖 控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)模型 圖 超級(jí)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。 本文也采用了串列雙腔主缸模型，主缸的 AMESim 模型如圖 所示。首先在草圖模式 (Sketch Mode)中根據(jù)主缸的物理結(jié)構(gòu)，和其物理意義，選擇合適的元件，構(gòu)建出主缸的 AMEsim 模型，主要包括液壓元件設(shè)計(jì)庫(kù)中的活塞缸子元件，帶彈簧的活塞缸子元件和考慮摩擦的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量塊子元件等，然后再進(jìn)入子模型模式為各元件選擇合適的子模型，再進(jìn)入?yún)?shù)模式，根據(jù)主缸的實(shí)際結(jié)構(gòu)確定相應(yīng)子模型的參數(shù)，前、后缸活塞直徑 ；前、后缸活塞桿徑 ；前缸運(yùn)動(dòng)部件等效質(zhì)量 ；后缸運(yùn)動(dòng)部件等效質(zhì)量 ；后缸彈簧剛度 ，設(shè)置完參數(shù)之后就可以進(jìn)入運(yùn)行模式進(jìn)行模型仿真。 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)器采用鉗盤式制動(dòng)器。在防抱死制動(dòng)過(guò)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 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 。 電磁閥模型 調(diào)節(jié)器的增壓閥為常開閥，減壓閥為常閉閥， 二者都為二位二通電磁閥，電磁閥自然頻率為 50Hz，閥的阻尼比率為 ，電磁閥最大流量 ，如圖 。 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。在防抱制動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)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)。 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。在此系統(tǒng)中選擇了葉片泵作為減壓回路的動(dòng)力源，葉片泵具有結(jié)構(gòu)緊湊、涌動(dòng)平穩(wěn)、輸油均勻等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò) 葉輪高速運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力吸油的。泵排量為，泵的轉(zhuǎn)速為 3000rev/min，如圖 。 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(lái)儲(chǔ)存能量、消除脈沖。 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。這種蓄能器可用于吸收由于液流速度和方向急劇變化所產(chǎn)生的液壓沖擊，使其壓力幅值大大減小，以避免造成元件損壞。 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) 傳感器將車輪轉(zhuǎn)速 和車速信號(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)，使車輪制動(dòng)力始終保持在較好的制動(dòng)狀態(tài)。 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(kù)中選擇需要的模塊來(lái)構(gòu)建復(fù)雜系統(tǒng)的模型。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。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè) 論文 21 第 4 章 ABS 液壓 系統(tǒng)仿真 仿真車輛參數(shù) 本文采用的是海域 MB 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行分析，該車制動(dòng)系統(tǒng)為液壓驅(qū)動(dòng)、前盤后鼓制動(dòng)方式。盤式制動(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。駐車制動(dòng)采用手拉桿式機(jī)械制動(dòng)于后輪。具體參數(shù)見表 。 利用 AMESim 軟件在液壓建模和動(dòng)態(tài)仿真方面的優(yōu)勢(shì)，模擬 ABS 實(shí)際工作過(guò)程，實(shí)現(xiàn)增壓、保壓及減壓工作過(guò)程的模擬。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 )開度大小 。選取 AMESim 控制庫(kù)的線性信號(hào)元件作為增減壓閥和 ABS 電機(jī)的控制源，仿真時(shí)間步長(zhǎng)設(shè)為 s，仿真時(shí)間設(shè)定為 1s，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真。 表 車輛 參數(shù) 最大踏板力 500(N) 空氣阻力系數(shù) 轎車迎 風(fēng)面積 (m2) 車輪靜力半徑 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 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。因?yàn)檫@次主要仿真 ABS 液壓系統(tǒng)在增壓減壓情況，所以定義為 3 個(gè)階段，第一階段 制動(dòng)力 大小 0～500null， 第二階段為 500～ 500null，第三階段為 500～ 0null， 每段仿真階段時(shí)間為 。如圖 為 制動(dòng) 力 仿真曲線 。 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(guò)程中制動(dòng)缸的壓力變化曲線，設(shè)定增壓、減壓信號(hào)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(duì) 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 。 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 。 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。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。增壓過(guò)程中，減壓閥處于關(guān)閉狀態(tài)。 ～ 減壓過(guò)程中，增壓閥關(guān)閉，減壓閥打開 ，制動(dòng)輪缸中液壓介質(zhì)通過(guò)減壓閥流回回路，部分介質(zhì)儲(chǔ)存在蓄能器里，蓄能器內(nèi)液體迅速增加如圖 ， 減壓閥打開后，此時(shí)輪缸中的壓力處于高壓狀態(tài)，富余的介質(zhì)迅速建立流量，輪缸壓力急劇下降 ，減壓過(guò)程中，回油泵將液壓油泵回，如圖 ，泵內(nèi)流量增加 。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。 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(zhǎng)度分別為 5m， ， ， 。仿真曲線如圖 。 圖 各個(gè)制動(dòng)管路流量 流量（L/min） 流量（L/min） 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 26 ABS 液壓特性分析 壓力狀態(tài)切換過(guò)程中的滯后特性 受 電磁閥的開關(guān)響應(yīng)能力、閥芯運(yùn)動(dòng)時(shí)間、制動(dòng)管路長(zhǎng)度和壓 力 波傳播速度等因素的影響，在壓力狀態(tài)切換時(shí)輪缸的壓力對(duì)控制指令的響應(yīng)存在一定得滯后。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。圖 為電磁閥輸入信號(hào)曲線，圖 為電磁閥切換時(shí)輪缸壓力的變化曲線。根據(jù)曲線可看出電磁閥切換滯后約 25ms。 圖 增壓閥信號(hào)輸入曲線 圖 增壓閥壓力變化曲線