汽車(chē)ABS性能分析檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)

1、本科生畢業(yè)論文摘 要本文首先介紹了汽車(chē)制動(dòng)防抱系統(tǒng)(ABS)的歷史和發(fā)展趨勢(shì)，并對(duì)ABS的工作原理和控制方法進(jìn)行了闡述和分析以ABS模擬演示系統(tǒng)為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，以L(fǎng)abVIEW軟件編程為手段對(duì)ABS的工作過(guò)程進(jìn)行模擬演示和研究。本文研究的主要內(nèi)容包括： 1)從ABS的工作原理出發(fā)，結(jié)合ABS的基本結(jié)構(gòu)研究了ABS的工作過(guò)程。2)分析和研究ABS的控制方法，進(jìn)一步深入研究ABS的最佳滑移率。 3)設(shè)計(jì)研究制作ABS試驗(yàn)臺(tái)硬件系統(tǒng)，包括動(dòng)力機(jī)械傳動(dòng)部分以及數(shù)據(jù)采集硬件系統(tǒng)。 4)設(shè)計(jì)制作ABS試驗(yàn)臺(tái)的軟件系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)研究基于虛擬儀器的ABS試驗(yàn)臺(tái)數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)軟件。 5)通過(guò)實(shí)時(shí)試驗(yàn)臺(tái)ABS不同工況

2、下的對(duì)比試驗(yàn)，檢測(cè)分析汽車(chē)制動(dòng)過(guò)程的參數(shù)和波形，進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，深入研究ABS的工作過(guò)程和機(jī)理。ABS試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)是本文的研究重點(diǎn)，其中動(dòng)力傳動(dòng)部分成功模擬了實(shí)車(chē)制動(dòng)過(guò)程機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上具有創(chuàng)新性。軟件程序用LabVIEW軟件編寫(xiě)，由數(shù)據(jù)采集與分析模塊和制動(dòng)距離測(cè)量模 塊等組成，可動(dòng)態(tài)測(cè)試和分析車(chē)速、制動(dòng)減速度、制動(dòng)距離、滑移率等重要參數(shù)，為客觀評(píng)價(jià)和分析ABS系統(tǒng)性能提供了科學(xué)的依據(jù)。通過(guò)實(shí)車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)臺(tái)制動(dòng)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)對(duì)比， 證明該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)能較好地模擬實(shí)車(chē)的制動(dòng)過(guò)程，達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。為今后ABS的進(jìn)一步研究 提供了可靠的實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證平臺(tái)。 關(guān)鍵詞：汽車(chē)制動(dòng)防抱系統(tǒng)(ABS)，虛擬儀器

3、，數(shù)據(jù)采集和分析黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文ABSTRACTThis paper firstly introduced the history and trend of Anti-Lock Brake system(ABS) of car and had a deeply research and analysis on the working principle and control methods of ABSThe working process of ABS is simulated demonstrated and researched by using the ABS simul

4、ated demonstrate system as experiment platform and by means of LabVIEW programThe main content of the paper includes： 1）Based on the principle of ABS and combined with its basic structure，the working process of ABS is studied 2）The control methods of ABS are analyzed and the optimized slippage ratio

5、 is deeply researched 3） The hardware system of ABS braking bench is designed and researchedIt consists of dynamic and mechanical transmission and data gathering hardware system 4) The software system of ABS braking bench is designed and researchedThe software of data gathering and analyze system ba

6、sed on virtual instrument is developed and studied 5)Through the comparison test on the real-time braking bench at different working conditions，the parameter, wave and experiment data is analyzed and the working process and mechanism of ABS is also deeply researched ABS braking bench system is the e

7、mphasis of this paperThe dynamic transmission simulates the brake process of actual car and the mechanical structure design is an innovationThe software program written by LabVIEW is composed of data gathering and analyze module and brake distance testing moduleIt can do dynamic testing and analyze

8、such Important parameters as speed, brake acceleration, brake distance and slippage ratio，etcAnd provide scientific evidence for impersonally evaluating and analyzing the performance of ABS. The test system was proved that it can perfectly simulate the brake process of car by the test data compariso

9、n between actual car and braking bench and reached the goals of design, It also provide reliable testing and validate platform for further research of ABS Key words：Anti-lock braking system, Data Gathering and analyze, Virtual instrument黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 目 錄 摘要IAbstractII第1章 緒論11.1 概述11.2 汽車(chē)ABS防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的

10、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.3 ABS系統(tǒng)研究的目的和意義21.4 本文研究的主要內(nèi)容2第2章 ABS防抱死系統(tǒng)基本組成與工作原理42.1 ABS防抱死系統(tǒng)的組成與分類(lèi)42.1.1 汽車(chē)ABS防抱死系統(tǒng)的基本組成42.1.2 ABS防抱死系統(tǒng)的分類(lèi)42.2 ABS防抱死系統(tǒng)的工作原理42.2.1 ABS的基本原理42.2.2 制動(dòng)防抱死系統(tǒng)的控制和結(jié)構(gòu)原理42.3 本章小結(jié)4第3章 ABS性能分析檢測(cè)儀的組成83.1 汽車(chē)ABS系統(tǒng)建模83.1.1 汽車(chē)ABS系統(tǒng)建模93.1.2 輪胎模型113.1.3 液壓系統(tǒng)模型113.1.4 制動(dòng)器模型133.2 ABS主要控制方法143.2.1 邏輯門(mén)限值控制

11、143.2.2 基本滑移率的控制163.3 ABS最佳滑移率尋優(yōu)173.3.1 滑模極值尋優(yōu)控制的基本原理18黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文3.3.2 ABS滑移率尋優(yōu)203.4 本章小結(jié)21第4章 ABS性能分析檢測(cè)儀硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)224.1 ABS性能分析檢測(cè)儀硬件組成224.1.1 ABS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成224.1.2 ABS數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)組成284.2 本章小結(jié)29第5章ABS性能分析檢測(cè)儀軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)305.1 數(shù)據(jù)采集的基本原理305.2 數(shù)據(jù)采集軟件系統(tǒng)325.2.1 數(shù)據(jù)采集與分析模塊325.2.2 GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)速度測(cè)量模塊365.3 本章小結(jié)38第6章ABS實(shí)驗(yàn)與分析396.

12、1靜態(tài)測(cè)試396.2動(dòng)態(tài)測(cè)試396.3 本章小結(jié)43結(jié)論44設(shè)計(jì)存在問(wèn)題及解決方法45參考文獻(xiàn)46致謝49附錄A 外文文獻(xiàn)50附錄B 外文文獻(xiàn)的中文譯文54學(xué)院本科生畢業(yè)論文第1章 緒 論1.1 概述作為現(xiàn)代社會(huì)最重要的代步工具之一，汽車(chē)已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚奈锲?，自誕生的119年歷史中，汽車(chē)已經(jīng)發(fā)展為人類(lèi)社會(huì)物質(zhì)文明的一個(gè)重要標(biāo)志。隨著汽車(chē)工業(yè)的迅速發(fā)展，全球范圍內(nèi)汽車(chē)保有量不斷增加、汽車(chē)行駛速度不斷提高、道路行車(chē)密度不斷增大，由汽車(chē)引發(fā)的交通事故也急劇增加，因此對(duì)車(chē)輛行駛時(shí)的安全性能的要求越來(lái)越嚴(yán)格，許多國(guó)家都為此頒布了嚴(yán)厲的汽車(chē)安全法規(guī)。傳統(tǒng)的汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)由于其局限性，己經(jīng)不能

13、滿(mǎn)足保障汽車(chē)高速安全行駛的需要，汽車(chē)制動(dòng)防抱系統(tǒng)(Antilock Braking System，簡(jiǎn)稱(chēng)ABS)就是在這種背景下產(chǎn)生和發(fā)展起來(lái)的一種在傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)上采用電子控制技術(shù)的機(jī)電一體化系統(tǒng)。1.2 汽車(chē)ABS防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)外ABS系統(tǒng)的研究正朝著以下方向發(fā)展，(1)多傳感器：不僅裝備有車(chē)輪轉(zhuǎn)速感器， 而目還有檢測(cè)汽車(chē)前后或橫向減速度的G傳感器(減速度傳感器)。(2)復(fù)合化：形成動(dòng)力源、油壓增壓器、總泵，電磁閥及控制部分一體的集中控制系統(tǒng)。(3)ABS系統(tǒng)與ASR驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)(或稱(chēng)牽引力控制系統(tǒng))和車(chē)輛行駛穩(wěn)定程序ESP共同構(gòu)成車(chē)輛行駛穩(wěn)定系統(tǒng)。這些程序在車(chē)輛行駛過(guò)程

14、中始終監(jiān)控著車(chē)輛的動(dòng)態(tài)變化，并協(xié)同工作，可以在最大的物理極限內(nèi)保證車(chē)輛行駛的穩(wěn)定與國(guó)外相比，我國(guó)ABS的研究與開(kāi)發(fā)起步較晚，國(guó)家于1992年頒布了GBl3594-92國(guó)家ABS 標(biāo)準(zhǔn)，于八五期間成立了“國(guó)家安全節(jié)能重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”研制ABS，在。九五”計(jì)劃中又把ABS作為安全節(jié)能重點(diǎn)項(xiàng)目進(jìn)行了研究。1999年國(guó)家頒布了GBl26761999標(biāo)準(zhǔn)。從2003年10月1日起所有M、N、O類(lèi)汽車(chē)都強(qiáng)制安裝一類(lèi)防抱死裝置。2001年lO月由科技部、財(cái)政部、國(guó)家稅務(wù)總局頒發(fā)的中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)品目錄中又將ABS汽車(chē)制動(dòng)防抱系統(tǒng)列入技術(shù)級(jí)別晟高和最優(yōu)先發(fā)展項(xiàng)目之一(目錄序號(hào)為04010801三星級(jí))。2002年1

15、0月14日中國(guó)汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)在濟(jì)南召開(kāi)會(huì)議，將拖掛車(chē)也列入強(qiáng)制加裝ABS的范圍。 目前，我國(guó)有多家單位在從事ABS方面的研究，如東風(fēng)汽車(chē)公司、重慶公路科研所和濟(jì)南重汽集團(tuán)等企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)都做了大量有益的探索和試驗(yàn)，清華大學(xué)也承擔(dān)了國(guó)家科委“九五”攻關(guān)項(xiàng)目“ABS關(guān)鍵技術(shù)的研究”，在對(duì)美國(guó)Bendix ABS系統(tǒng)進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，自行開(kāi)發(fā)研制了兩代ABS控制軟件，但對(duì)各種工況下的適應(yīng)性仍有待進(jìn)一步提高。1.3 ABS系統(tǒng)研究的目的和意義隨著汽車(chē)工業(yè)的迅速發(fā)展，全球范圍內(nèi)汽車(chē)保有量不斷增加、汽車(chē)行駛速度不斷提高、道路行車(chē)密度不斷增大，由汽車(chē)引發(fā)的交通事故也急劇增加，因此對(duì)車(chē)輛行駛時(shí)的安全性能的要求

16、越來(lái)越嚴(yán)格，許多國(guó)家都為此頒布了嚴(yán)厲的汽車(chē)安全法規(guī)。傳統(tǒng)的汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)由于其局限性，己經(jīng)不能滿(mǎn)足保障汽車(chē)高速安全行駛的需要，汽車(chē)制動(dòng)防抱系統(tǒng)(Antilock Braking System，簡(jiǎn)稱(chēng)ABS)就是在這種背景下產(chǎn)生和發(fā)展起來(lái)的一種在傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)上采用電子控制技術(shù)的機(jī)電一體化系統(tǒng)。ABS是英文“Anti-lock Brake System”的縮寫(xiě)，即制動(dòng)防抱系統(tǒng)。ABS的作用就是在汽車(chē)制動(dòng)時(shí)，自動(dòng)控制制動(dòng)器制動(dòng)力的大小，使車(chē)輪不被抱死，處于邊滾邊滑(滑移率在20%,左右)的狀態(tài)，以保證車(chē)輪與地面的附著力在最大值。1.4 本文研究的主要內(nèi)容汽車(chē)是運(yùn)動(dòng)變化的機(jī)械，其道路、輪胎、制動(dòng)力矩參

17、數(shù)都是隨機(jī)的，要想得到正確的控制邏輯來(lái)精確地控制汽車(chē)制動(dòng)，就必須通過(guò)大量的試驗(yàn)，掌握準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，找出正確的控制邏輯，在確定邏輯后，編制程序以確保軟件對(duì)機(jī)械執(zhí)行單元的精確控制。這就需要精通汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)人員在試車(chē)場(chǎng)進(jìn)行長(zhǎng)期的試驗(yàn)、摸索來(lái)確定防抱死邏輯，而進(jìn)行這種試驗(yàn)具有很大危險(xiǎn)性，經(jīng)常會(huì)因采集某一數(shù)據(jù)而導(dǎo)致惡性事故。因此目前在實(shí)驗(yàn)室里常采用模擬方法先進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)，本課題的研究對(duì)象是汽車(chē)制動(dòng)防抱系統(tǒng)，除了對(duì)ABS的控制策略進(jìn)行理論研究外，還開(kāi)發(fā)出了用于教學(xué)實(shí)驗(yàn)和ABS軟件開(kāi)發(fā)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)。本文研究的主要內(nèi)容包括： 1)理解了ABS的理論基礎(chǔ)，從ABS的工作原理出發(fā)，結(jié)合ABS的基本結(jié)構(gòu)研究了A

18、BS的工作過(guò)程，為ABS控制算法的策略研究和試驗(yàn)臺(tái)的開(kāi)發(fā)打下基礎(chǔ)。 2)通過(guò)對(duì)制動(dòng)防抱系統(tǒng)的建模，分析和研究ABS的控制方法，進(jìn)一步深入研究ABS的最佳滑移率。 3)設(shè)計(jì)研究制作ABS測(cè)控試驗(yàn)臺(tái)硬件系統(tǒng)，包括動(dòng)力機(jī)械傳動(dòng)部分以及數(shù)據(jù)采集硬件系統(tǒng)，通過(guò)安裝和調(diào)試，滿(mǎn)足進(jìn)一步測(cè)控研究和試驗(yàn)的需要。 4)設(shè)計(jì)制作ABS試驗(yàn)臺(tái)的軟件系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)研究基于虛擬儀器的ABS試驗(yàn)臺(tái)數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)軟件，為進(jìn)一步深入的試驗(yàn)研究和ABS系統(tǒng)的故障診斷打下基礎(chǔ)。 5)通過(guò)實(shí)時(shí)試驗(yàn)臺(tái)ABS不同工況下的對(duì)比試驗(yàn)，檢測(cè)分析汽車(chē)制動(dòng)過(guò)程的參數(shù)和波形，進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，深入研究ABS的工作過(guò)程和機(jī)理。第2章ABS防抱死系統(tǒng)

19、基本組成與工作原理2.1汽車(chē)ABS防抱死系統(tǒng)的組成和分類(lèi)2.1.1 汽車(chē)ABS防抱死系統(tǒng)的基本組成制動(dòng)防抱死系統(tǒng)由防止車(chē)輪抱死的電子控制系統(tǒng)和普通的制動(dòng)系統(tǒng)組成?，F(xiàn)在我們?cè)谡f(shuō)ABS時(shí)，通常是單指防抱死電子控制系統(tǒng)。防抱死電子控制系統(tǒng)如圖2.1所示。由傳感器、控制器和執(zhí)行器(制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器電磁閥等)組成。ABS壓力調(diào)節(jié)器ABS ECU左前輪右前輪左后輪右后輪左前輪傳感器右前輪傳感器左后輪傳感器右后輪傳感器制動(dòng)主缸儲(chǔ)油器真空助力器制動(dòng)踏板 圖2.1 ABS防抱死系統(tǒng)組成2.1.2 ABS防抱死系統(tǒng)的分類(lèi)目前，汽車(chē)上使用的ABS有不同的結(jié)構(gòu)形式，下面以不同的分類(lèi)方式加以概括。 1按控制器所依據(jù)的控制

20、的參數(shù)不同分類(lèi) (1)以車(chē)輪滑移率S為控制參數(shù)的ABS控制器根據(jù)車(chē)速和車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器的信號(hào)計(jì)算車(chē)輪的滑移率，作為控制制動(dòng)力的依據(jù)。當(dāng)計(jì)算得到的滑移率S超出設(shè)定值時(shí)，控制器就輸出減小制動(dòng)力信號(hào)，通過(guò)制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器減小制動(dòng)壓力，使車(chē)輪不被完全抱死；當(dāng)滑移率s低于設(shè)定值時(shí)，控制器輸出增大制動(dòng)力信號(hào)，制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器又使制動(dòng)壓力增大。通過(guò)這樣不斷地調(diào)整制動(dòng)壓力，控制車(chē)輪的滑移率在設(shè)定的最佳范圍。 這種直接以滑移率為控制參數(shù)的ABS需要得到準(zhǔn)確的車(chē)身相對(duì)于地面的移動(dòng)速度信號(hào)和車(chē)輪的轉(zhuǎn)速信號(hào)。車(chē)輪轉(zhuǎn)速信號(hào)容易得到，但取得車(chē)身移動(dòng)速度信號(hào)則較難。 (2)以車(chē)輪角加速度為控制參數(shù)的ABS控制器根據(jù)車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器

21、的信號(hào)計(jì)算車(chē)輪的角加速度，作為控制制動(dòng)力的依據(jù)。計(jì)算機(jī)中事先設(shè)定了兩個(gè)門(mén)限值：一個(gè)是角減速度門(mén)限值，作為車(chē)輪被抱死標(biāo)志；一個(gè)是角加速度門(mén)限值，作為制動(dòng)力過(guò)小、車(chē)輪轉(zhuǎn)速過(guò)高標(biāo)志。制動(dòng)時(shí)，當(dāng)車(chē)輪角減速度達(dá)到門(mén)限值時(shí)，控制器輸出減小制動(dòng)力信號(hào)；當(dāng)車(chē)輪轉(zhuǎn)速升高至角加速度門(mén)限值時(shí)，控制器則輸出增加制動(dòng)力信號(hào)。如此不斷地調(diào)整制動(dòng)壓力。使車(chē)輪不被抱死，處于邊滾邊滑的狀態(tài)。目前汽車(chē)上基本上都是此種形式。 2按制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)不同分類(lèi) (1)機(jī)械柱塞式ABS。(2)電磁閥式ABS。采用電磁閥式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器的較為多見(jiàn)。 3按功能和布置的形式不同分類(lèi) (1)后輪防抱死ABS。(2)四輪防抱死ABS。目前基本上

22、都采用了四輪制動(dòng)防抱系統(tǒng)。2.2 ABS防抱死系統(tǒng)的工作原理 221 ABS的基本原理 防抱死電子控制系統(tǒng)的核心是由微電腦組成的控制器，它通過(guò)傳感器監(jiān)視汽車(chē)制動(dòng)時(shí)車(chē)輪是否抱死。在一般的制動(dòng)情況下，司機(jī)踩在制動(dòng)踏板上的力較小，車(chē)輪不會(huì)被抱死，控制器無(wú)控制信號(hào)輸出，這時(shí)，就如同普通的制動(dòng)系統(tǒng)，制動(dòng)力完全由司機(jī)踩在制動(dòng)踏板上的力來(lái)控制在緊急制動(dòng)或是在松滑路面行駛時(shí)制動(dòng)，車(chē)輪被抱死的情況下，控制器就會(huì)輸出控制信號(hào)，通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(即制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器)控制制動(dòng)器的制動(dòng)力，使車(chē)輪不被抱死。 222制動(dòng)防抱死系統(tǒng)的控制和結(jié)構(gòu)原理 前面提到ABS的基本組成包括傳感器、控制器和執(zhí)行器三大要素，一般ABS系統(tǒng)都是由車(chē)

23、輪轉(zhuǎn)速傳感器、電子控制器、制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器三大部分組成。電子控制器(電腦)是ABS控制中心，一般是由兩個(gè)微處理器和其它的必要電路組成的不可分解的整體單元。電腦的基本輸入信號(hào)是四個(gè)車(chē)輪的傳感器送來(lái)的輪速信號(hào)。輸出信號(hào)是：給液壓?jiǎn)卧目刂菩盘?hào)、輸出的自診斷信號(hào)和輸出給ABS故障指示燈的信號(hào)。轉(zhuǎn)速傳感器電子控制單 元執(zhí)行裝置（電磁閥等）制動(dòng)輪缸 圖2.2 ABS附加裝置如圖2.2所示；ABS附加有下列裝置：抱死警報(bào)燈，制動(dòng)液面高度傳感器、儲(chǔ)壓器、壓力開(kāi)關(guān)等在制動(dòng)過(guò)程中，輪速傳感器不斷采集車(chē)輪轉(zhuǎn)速信號(hào)，并把它傳給電子控制器，電子控制器對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行邏輯判斷和分析，并加以計(jì)算。當(dāng)發(fā)現(xiàn)車(chē)輪將要抱死時(shí)，就發(fā)出

24、指令送至液壓或者氣壓調(diào)節(jié)器中，壓力調(diào)節(jié)器接到這些指令后就迅速調(diào)節(jié)車(chē)輪制動(dòng)缸(氣室)中的壓力以防止車(chē)輪抱死。盡管各種ABS的結(jié)構(gòu)形式和工作過(guò)程并不完全相同，但都是通過(guò)對(duì)于抱死車(chē)輪的制動(dòng)壓力進(jìn)行自適應(yīng)循環(huán)調(diào)節(jié)來(lái)防止被控制車(chē)輪發(fā)生制動(dòng)抱死的，而且各種ABS在以下幾個(gè)方面都是相同的。 (1)ABS只是在汽車(chē)的速度超過(guò)一定值(如5kmh或8kmh)以后，才會(huì)對(duì)制動(dòng)過(guò)程中趨于抱死的車(chē)輪進(jìn)行制動(dòng)防抱壓力調(diào)節(jié)。當(dāng)汽車(chē)速度被制動(dòng)降低到一定值時(shí)，ABS就會(huì)自動(dòng)地終止制動(dòng)防抱壓力調(diào)節(jié)，此后，裝各ABS汽車(chē)的制動(dòng)過(guò)程將與常規(guī)制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)過(guò)程相同，車(chē)輪仍然可能被制動(dòng)抱死。這是因?yàn)樵谄?chē)的速度很低時(shí)，車(chē)輪被制動(dòng)抱死對(duì)汽

25、車(chē)制動(dòng)性能的影響已經(jīng)很小。 (2)在制動(dòng)過(guò)程中，只有當(dāng)被控制車(chē)輪趨于抱死時(shí)，ABS才會(huì)對(duì)趨于抱死車(chē)輪的制動(dòng)壓力進(jìn)行防抱死調(diào)節(jié)；在被控制車(chē)輪還沒(méi)有趨于抱死時(shí)，制動(dòng)過(guò)程與常規(guī)制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)過(guò)程完全相同。 (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(cè)。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警告燈點(diǎn)亮，向駕駛員發(fā)出警告信號(hào)，汽車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)仍然可以像常規(guī)制動(dòng)系統(tǒng)一。1、車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器的作用是將車(chē)輪的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，輸送給控制器，以使控制器能準(zhǔn)確判斷制動(dòng)時(shí)車(chē)輪是否被抱死，并及時(shí)控制制動(dòng)力的大小。車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器有磁感壓應(yīng)式、光電式等，目前普遍采用的是

26、磁感應(yīng)式車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器。它是一種由磁通量的變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電壓的裝置，在每個(gè)車(chē)輪上安裝一個(gè)，一般由磁感應(yīng)傳感頭(轉(zhuǎn)速信號(hào)探頭)與齒圈組成。傳感頭是一個(gè)靜止部件，通常由傳感器外殼、永久磁鐵、感應(yīng)線(xiàn)圈和磁極等組成，安裝在車(chē)輪的每個(gè)托架上。齒圈是一個(gè)運(yùn)動(dòng)部件，一般安裝在輪轂上或輪軸上與車(chē)輪一起旋轉(zhuǎn)，是產(chǎn)生感應(yīng)信號(hào)的觸發(fā)轉(zhuǎn)子。車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，齒圈隨車(chē)輪旋轉(zhuǎn)，磁極端部的氣隙隨齒圈的轉(zhuǎn)動(dòng)而發(fā)生周期性的變化，使穿過(guò)感應(yīng)線(xiàn)圈的磁通量隨之變化，在永久磁鐵上的感應(yīng)線(xiàn)圈便產(chǎn)生了與車(chē)輪轉(zhuǎn)速相對(duì)應(yīng)的交變電壓信號(hào)，交流信號(hào)的頻率與車(chē)輪速度成正比，交流信號(hào)的振幅隨輪速的變化而變化。ABS電腦通過(guò)識(shí)別傳感器傳來(lái)的交流信號(hào)的頻率來(lái)

27、確定車(chē)輪的轉(zhuǎn)速，如果電腦發(fā)現(xiàn)車(chē)輪的圓周減速度急劇增加，滑移率達(dá)到20時(shí)，它立刻給液壓調(diào)節(jié)器發(fā)出指令減少或停止車(chē)輪的制動(dòng)力，以免車(chē)輪抱死。2、汽車(chē)減速度傳感器 ABS系統(tǒng)中另一種傳感器是汽車(chē)減速度(G傳感器)汽車(chē)減速度傳感器的作用是測(cè)出汽車(chē)制動(dòng)時(shí)的減速度，識(shí)別是否是雪路、冰路等易滑路面。有采用水銀開(kāi)關(guān)方式、霍爾元件模擬方式、光學(xué)階梯檢測(cè)式、差動(dòng)變壓器等多種形式。水銀開(kāi)關(guān)方式的減速度傳感器采用水銀開(kāi)關(guān)反映汽車(chē)減速度的信號(hào)，同時(shí)也有能傳遞前進(jìn)和后腿兩個(gè)方向的路面摩擦系數(shù)p信息；還有的在前進(jìn)方向上并列了兩個(gè)水銀開(kāi)關(guān)，即使一個(gè)有故障，另一個(gè)也可以正常。3、ABS控制器及其它電控元件 ABS電子控制器的主

28、要任務(wù)是接收傳感器的信號(hào)，進(jìn)行計(jì)算分析，判斷制動(dòng)車(chē)輪的狀況，并據(jù)此輸出控制信號(hào)，使制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器及時(shí)調(diào)節(jié)制動(dòng)力的大小。此外，控制器還具有故障監(jiān)控報(bào)警和故障自診斷等功能。此外ABS系統(tǒng)上還裝有電磁控制閥、故障指示燈、繼電器和電腦保護(hù)二極管等。 4、制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器 (1)ABS液壓調(diào)節(jié)器的作用和組成 ABS制動(dòng)壓力控制總成是在普通控制系統(tǒng)的制動(dòng)裝置上經(jīng)設(shè)計(jì)后加裝ABS制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器而形成的制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器是ABS的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其作用是：在制動(dòng)時(shí)，根據(jù)控制器輸出的控制信號(hào)，迅速、準(zhǔn)確地動(dòng)作，以控制制動(dòng)壓力的大小，使車(chē)輪不被抱死，并處于理想滑移率的狀態(tài)。根據(jù)制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)壓力傳遞介質(zhì)的不同，制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器有

29、氣壓式和液壓式兩種，目前汽車(chē)上普遍使用的是液壓式ABS液壓調(diào)節(jié)器裝在制動(dòng)總泵與分泵之間，如果是與總泵裝在一起的，我們稱(chēng)之為整體式，否則稱(chēng)為非整體式。ABS液壓調(diào)節(jié)器的組成包括電動(dòng)油泵、蓄壓器、壓力控制、壓力警告和液位指示開(kāi)關(guān)。 (2)制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器的工作原理液壓式調(diào)節(jié)器是利用電磁閥和液壓泵產(chǎn)生的壓力控制制動(dòng)力的。每個(gè)車(chē)輪或每個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)部都有電磁閥，通過(guò)電磁閥直接和間接控制制動(dòng)壓力。通常把直接控制制動(dòng)壓力的形式稱(chēng)為循環(huán)式，把間接控制制動(dòng)壓力的形式稱(chēng)為可變?nèi)莘e式。以循環(huán)式調(diào)節(jié)器為例介紹其工作原理。循環(huán)式調(diào)節(jié)器是在汽車(chē)原有制動(dòng)管路中串聯(lián)電磁閥，直接控制壓力增減。工作過(guò)程如下。 1)常規(guī)制動(dòng)系統(tǒng) 常

30、規(guī)制動(dòng)電磁閥不通電，柱塞處于位置使主缸和輪缸相通，主缸可隨時(shí)控制制動(dòng)壓力的增減。這時(shí)，液壓泵也不需要工作。 2)減壓過(guò)程 當(dāng)電磁閥通入較大的電流時(shí)，柱塞移至上端，主缸和輪缸的通路被截?cái)?，輪缸和液壓油箱被接通，輪缸的制?dòng)液流入液壓油箱制動(dòng)壓力降低。與此同時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)起動(dòng)，帶動(dòng)液壓泵工作，把流回液壓油箱的制動(dòng)液加壓后輸送到主缸，為下一個(gè)制動(dòng)周期作好準(zhǔn)備，如圖24所示。這種液壓泵叫做再循環(huán)泵。它的作用把減壓過(guò)程中輪缸流回的制動(dòng)液送回高壓端，這樣可以防止ABS工作時(shí)制動(dòng)踏板行程發(fā)生變化。因此，在ABS減壓過(guò)程中液壓泵必須常開(kāi)。 3)保壓過(guò)程給電磁閥通入較小的電流時(shí)，柱塞移至所有的通道均被截?cái)?，所以能?/p>

31、持制動(dòng)壓力。4)增壓過(guò)程 電磁閥斷電后，柱塞又回到ABS不工作的位置。主缸和輪缸再次相通，主缸端的高壓控制液(包括液壓泵輸出的制動(dòng)液)再次進(jìn)入輪缸，增加了制動(dòng)壓力。增壓和減壓速度可以直接由電磁閥的進(jìn)出油口來(lái)控制。2.3本章小結(jié)本章對(duì)ABS防抱死系統(tǒng)基本組成進(jìn)行了闡述，介紹了ABS系統(tǒng)分類(lèi)有哪些。本文所采用的ABS性能分析檢測(cè)儀是以滑移率為評(píng)定指標(biāo)檢測(cè)ABS系統(tǒng)性能的。本章講解ABS控制器在制動(dòng)過(guò)程中對(duì)電磁閥的控制過(guò)程。第3章ABS系統(tǒng)建模與控制算法研究 31汽車(chē)ABS系統(tǒng)建模 汽車(chē)制動(dòng)防抱系統(tǒng)建模是ABS理論分析及仿真的基礎(chǔ)，模型的準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到仿真計(jì)算的精度和可信性，所建立的模型必須在反

32、映系統(tǒng)實(shí)際特性的基礎(chǔ)上，根據(jù)所研究的具體問(wèn)題進(jìn)行合理抽象和簡(jiǎn)化。本文根據(jù)實(shí)際問(wèn)題研究的需要，將ABS系統(tǒng)模型分為4個(gè)單元模型，包括車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模型，輪胎模型、液壓系統(tǒng)模型及制動(dòng)器模型，并對(duì)其分別進(jìn)行研究，最后根據(jù)各個(gè)單元之間的相互關(guān)系組成ABS系統(tǒng)仿真模型。 311車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模型 汽車(chē)制動(dòng)期間，車(chē)輪被施以制動(dòng)力矩，輪速和車(chē)速同時(shí)降低。根據(jù)牛頓定律，車(chē)輪旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)由于本文主要研究控制方法在ABS中的應(yīng)用，故采用了國(guó)際上比較經(jīng)典的單輪四分之一車(chē)輛模型。1/4MVTbRN 圖3.1 四分之一車(chē)輛模型如圖3.1所示。單輪模型主要描述汽車(chē)的制動(dòng)性能，簡(jiǎn)單實(shí)用，有利于基于模型控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)。方程可

33、表示為： （3.1） 式中：Jw-車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；-車(chē)輪角速度；Ft-路面摩擦力；Rw-車(chē)輪半徑；Tb-制動(dòng)力矩；Ft-車(chē)輪滾動(dòng)阻力。車(chē)輪滾動(dòng)阻力只可表示為： （3.2）yySyxXSxXD圖3.2 Pacejka輪胎模型的典型曲線(xiàn)如圖3.2式中：=2237m/s單位轉(zhuǎn)換為單位的轉(zhuǎn)換常數(shù)；-基本滾動(dòng)阻力系數(shù)；-滾動(dòng)阻力的速度影響系數(shù)。 根據(jù)牛頓第二定律，汽車(chē)制動(dòng)時(shí)，車(chē)輪線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)方程可表示為： （3.3）式中：-四分之一車(chē)輛質(zhì)量；-車(chē)速；-路面摩擦力；-空氣阻力四分之一車(chē)輛質(zhì)量可以表示為： (3.4)其中是輪胎質(zhì)量：是整車(chē)車(chē)體總質(zhì)量。由滑動(dòng)摩擦定律可知，路面摩擦力 (3.5)其中N是車(chē)輪對(duì)地

34、面法向反力，可表示為： (3.6)制動(dòng)時(shí)車(chē)輛所受的空氣阻力和車(chē)速的平方成正比，并且與空氣密度、車(chē)輛迎風(fēng)面積等因素有關(guān)，可以表示為： (3.7)其中是空氣密度，一般=12258；是空氣阻力系數(shù)，一般情況下是雷諾數(shù)Re的函數(shù)；是車(chē)輛迎風(fēng)面積，即汽車(chē)行駛方向上的投影面積。綜合以上分析，我們可以得到四分之一車(chē)輛模型的動(dòng)力學(xué)方程為： (3.8) （3.9）令：,，將上述方程轉(zhuǎn)換為狀態(tài)方程。312輪胎模型 在ABS動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)中，輪胎作為制動(dòng)系統(tǒng)與整車(chē)的連接部分，是一個(gè)比較特殊的環(huán)節(jié)，它既可以當(dāng)作系統(tǒng)的控制對(duì)象，也可以作為系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)予以考慮。由于輪胎結(jié)構(gòu)、材料復(fù)雜，具有高度非線(xiàn)性的特殊力學(xué)特性，因此它是

35、ABS仿真中最不穩(wěn)定的環(huán)節(jié)，路況與車(chē)輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化使輪胎的外特性復(fù)雜多變且難以預(yù)測(cè)。國(guó)內(nèi)有郭孔輝教授提出了E指數(shù)半經(jīng)驗(yàn)輪胎模型，國(guó)外有Paeejka等人提出了輪胎魔術(shù)公式(Magicformula)以及Gim等人提出的純理論輪胎模型，本文將主要介紹HBPacejka輪胎模型。Pacejka模型的典型曲線(xiàn)如圖3.2所示。Pacejka模型的一般表達(dá)式為： （3.10） 式中：-輪胎橫向力、縱向力或回正力矩；-峰值因子，表示曲線(xiàn)的最大值；-剛度因子；-曲線(xiàn)曲率因子，表示期限最大值附近的形狀；-曲線(xiàn)形狀因子，即曲線(xiàn)表示橫向力、縱向力還是回正力矩-曲線(xiàn)的垂直方向漂移；-曲線(xiàn)的水平方向漂移。313液壓

36、系統(tǒng)模型ABS是一種快速響應(yīng)系統(tǒng)，作為ABS的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性對(duì)ASS整體性能有直接的影響，因此對(duì)ABS液壓系統(tǒng)特性的理論研究以及建立比較完善的且能夠反映實(shí)際工作過(guò)程的液壓系統(tǒng)模型是ABS系統(tǒng)仿真和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。 真空助力器主缸低壓蓄液槽出液閥進(jìn)液閥其他輪缸液壓泵制動(dòng)輪缸Pi 圖3.3 ABS液壓系統(tǒng)模型如圖3.3所示，液壓系統(tǒng)主要由制動(dòng)主缸、液壓泵、低壓蓄液槽，電磁閥及制動(dòng)輪缸組成，通過(guò)使用進(jìn)液電磁閥和出液電磁閥來(lái)執(zhí)行增壓、保壓和減壓的指令組合，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輪缸制動(dòng)壓力的調(diào)節(jié)。ABS液壓系統(tǒng)是一個(gè)非線(xiàn)性系統(tǒng)，很難建立其精確模型。為了便于對(duì)ABS液壓系統(tǒng)的建模，在滿(mǎn)足仿真精度的前提下對(duì)

37、液壓系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化，將ABS液壓調(diào)節(jié)器內(nèi)的電磁閥、節(jié)流閥及內(nèi)部油路等效為一個(gè)液壓閥口，并且忽略ABS制動(dòng)管路彎曲和接頭處的局部損失。根據(jù)流體力學(xué)原理，流過(guò)節(jié)流閥口的流量特性為： （3.11）式中：Q-液體流量；A1、A2-進(jìn)液閥、出液閥的閥口通流面積；-流體密度； -液壓泵壓力；-低壓蓄液槽壓力：-輪缸壓力。系數(shù)、視輸入控制的實(shí)際情況而定，根據(jù)相應(yīng)閥門(mén)的開(kāi)或關(guān)來(lái)取值0或1并且要滿(mǎn)足關(guān)系式·=0。實(shí)際應(yīng)用中，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的近似連續(xù)調(diào)節(jié)，使用高速開(kāi)關(guān)閥和脈沖調(diào)制(PWM)控制技術(shù)相結(jié)合，通過(guò)對(duì)脈沖頻率和寬度的控制，建立一種近似線(xiàn)性的流量與PWM信號(hào)之間的比例關(guān)系，即形成等效閥口通流

38、面積，其表達(dá)式為： A= （3.12）式中：-閥口最大通流面積；PWM修正系數(shù)，其值在(0-1)之間制動(dòng)輪缸可以視為一個(gè)封閉容腔，其中的液體壓力流量特性可以表達(dá)為： （3.13）式中：E一液體有效彈性模量；V一制動(dòng)輪缸的總?cè)莘e?？紤]到電磁閥和管路傳輸存在滯后現(xiàn)象并且設(shè)滯后時(shí)間為t，結(jié)合以上分析，可以得到整個(gè)ABS液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型，表示為： （3.14）其中=1， =O時(shí)，系統(tǒng)增壓； =0， =1時(shí),系統(tǒng)減壓； =0, =0時(shí)，系統(tǒng)保壓。314制動(dòng)器模型在制動(dòng)防抱過(guò)程中，制動(dòng)輪缸壓力狀態(tài)的不斷變化使得制動(dòng)器壓力模塊的受力及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不斷變化，因此在制動(dòng)器壓力模塊將制動(dòng)液流量轉(zhuǎn)換為制動(dòng)壓力的過(guò)程中

39、應(yīng)該考慮其動(dòng)態(tài)特性的影響。制動(dòng)器壓力模塊可以用活塞，彈性系統(tǒng)及阻尼系統(tǒng)近似模擬，其動(dòng)力學(xué)方程可以表示為： （3.15）式中：-輪缸活塞的質(zhì)量；-輪缸活塞的位移：-粘性阻尼系數(shù)；-等效剛度系數(shù)； -活塞橫截面積；-預(yù)加彈性負(fù)載可以看出此時(shí)活塞作用于制動(dòng)盤(pán)的正壓力為： （3.16）可以得到： （3.17）將制動(dòng)器固有頻率及制動(dòng)器阻尼系數(shù) 代入可得到： + （3.18）= （3.19）在實(shí)際制動(dòng)過(guò)程中，制動(dòng)壓力的計(jì)算是在活塞與制動(dòng)盤(pán)充分接觸的前提下進(jìn)行的，即0；另外由于制動(dòng)壓力遠(yuǎn)大于系統(tǒng)預(yù)加彈性負(fù)載，F(xiàn)k可以忽略。因此作用于制動(dòng)盤(pán)上的實(shí)際制動(dòng)壓力可以表示為： （3.20）= = 則制動(dòng)盤(pán)的實(shí)際制動(dòng)壓

40、力與輪缸壓力的關(guān)系可以用一個(gè)二階傳遞函數(shù)表示： （3.21）而制動(dòng)力矩可以表示為： （3.22）式中；-制動(dòng)效能因子；-有效制動(dòng)半徑。設(shè)制動(dòng)力矩增益,由公式可以得到制動(dòng)力矩與輪缸制動(dòng)液壓力之間的關(guān)系： （3.23）32 ABS主要控制方法汽車(chē)ABS具有其自身的特點(diǎn)：1)由于汽車(chē)本身環(huán)境差而要求系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力及高可靠性；2)控制過(guò)程要求快速。大部分系統(tǒng)的控制循環(huán)都要求毫秒量級(jí)，這樣極大地限制了控制算法的應(yīng)用，復(fù)雜的算法無(wú)法實(shí)現(xiàn)或?qū)崿F(xiàn)的硬件成本太高，而簡(jiǎn)單的算法得不到理想的控制品質(zhì)。ABS的控制方法一般分為兩類(lèi)：一種是基于車(chē)輪加、減速度門(mén)限及參考滑移率方法，即邏輯門(mén)限值控制方法，目前比較

41、成熟的商用ABS產(chǎn)品大多采用這種基于經(jīng)驗(yàn)的邏輯門(mén)限值控制；另一種是基于車(chē)輪滑移率的防抱死控制方法。321邏輯門(mén)限值控制邏輯門(mén)限值控制法大多選擇加、減速度門(mén)限作為主要門(mén)限，以參考渭移率作為輔助門(mén)限，以加、減速度作為單獨(dú)的控制門(mén)限和以滑移率作為單獨(dú)的控制門(mén)限都有很大的局限性，主要表現(xiàn)在：1)在高附著系數(shù)路面上會(huì)出現(xiàn)過(guò)度減壓或在低附著系數(shù)路面上發(fā)生車(chē)輪抱死現(xiàn)象；2)對(duì)附著系數(shù)急變路面的適應(yīng)性差，特別是從高附著系數(shù)路面向低附著系數(shù)路面躍變時(shí)車(chē)輪抱死；3)以低速檔行駛制動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪易抱死。要解決這三個(gè)問(wèn)題，使ABS達(dá)到實(shí)用程度，必須把車(chē)輪減速度信號(hào)，加速度信號(hào)及滑移率信號(hào)組合起來(lái)作為控制參數(shù)。根據(jù)從高附

42、著系數(shù)路面向低附著系數(shù)路面躍變情況，確定了制動(dòng)壓力減壓速度之后，必須充分利用滑移率這個(gè)參數(shù)，尋求對(duì)高附著系數(shù)路面和低附著系數(shù)路面都合適的減壓時(shí)間。汽車(chē)制動(dòng)時(shí)，將車(chē)輪加減速度信號(hào)+a、-a和兩個(gè)滑移率信號(hào)-、-組合，能夠?qū)崿F(xiàn)以下控制過(guò)程：1）為了防止在穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)不必要的減壓，使開(kāi)始制動(dòng)前的a信號(hào)區(qū)間保持制動(dòng)壓力。a信號(hào)區(qū)間內(nèi)，-信號(hào)產(chǎn)生時(shí)再降低壓力，開(kāi)始控制過(guò)程。如果a信號(hào)產(chǎn)生之前，-信號(hào)己經(jīng)產(chǎn)生，就直接開(kāi)始控制過(guò)程。2)根據(jù)-a或-信號(hào)再開(kāi)始第二個(gè)制動(dòng)周期以后的減壓過(guò)程。3)在高附著系數(shù)路面a信號(hào)消失的同時(shí)停止減壓過(guò)程，縮短減壓時(shí)間以避免過(guò)度減壓；在低附著系數(shù)路-a信號(hào)產(chǎn)生的同時(shí)停止減壓過(guò)程，

43、盡量延長(zhǎng)減壓時(shí)間。以保證車(chē)輪恢復(fù)正常的加速狀態(tài)。其中路面辨識(shí)是根據(jù)-信號(hào)進(jìn)行的， -a信號(hào)消失時(shí)，若-信號(hào)已經(jīng)產(chǎn)生，則認(rèn)為己經(jīng)變?yōu)榈透街禂?shù)路面。從高附著系數(shù)路面向低附著系數(shù)路面躍變時(shí)也采用同樣方法識(shí)別控制。4)信號(hào)產(chǎn)生區(qū)間保持壓力不變，+a信號(hào)消失后只要沒(méi)有另外的信號(hào)出現(xiàn)，則緩慢地增加壓力。5)為了適應(yīng)高附著系數(shù)路面附著系數(shù)的突然增加，可以設(shè)定第二加速度信號(hào)+a。+a信號(hào)產(chǎn)生區(qū)間迅速增加壓力，這對(duì)于從低附著系數(shù)路面躍變到高附著系數(shù)路面或產(chǎn)生過(guò)度減壓的情況是有效的。此外，在低速(低于20km/h)、低附著系數(shù)工況下，車(chē)輪減速度減小。因而可用滑移率門(mén)限作為控制變量，車(chē)輪減速度可用作輔助控制變量。

44、邏輯門(mén)限值控制方法不涉及具體系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，對(duì)ABS這類(lèi)非線(xiàn)性系統(tǒng)是一種有效的控制方式，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。而它的主要缺點(diǎn)在于，控制系統(tǒng)的各種門(mén)限及保壓時(shí)問(wèn)都是經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)得出的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，缺乏充分的理論根據(jù)，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性等品質(zhì)無(wú)法評(píng)價(jià)，并且從理論講，整個(gè)控制過(guò)程車(chē)輪滑移率并未保持在最佳滑移率上，而是在它的附近波動(dòng)，沒(méi)有達(dá)到最佳的制動(dòng)效果，車(chē)速的波動(dòng)和制動(dòng)壓力的波動(dòng)都很大。322 基于滑移率的控制以車(chē)輪滑移率為控制目標(biāo)的ABS，是以連續(xù)量控制形式，使制動(dòng)過(guò)程中保持最佳的滑移率，是理論上最佳的ABS控制系統(tǒng)，其控制的難點(diǎn)在于不同路況下的最佳滑移率的確定及車(chē)身速度的測(cè)量問(wèn)題。具體的控制邏輯可描述為式所示：&l

45、t;系統(tǒng)增壓=系統(tǒng)保壓 （3.24）>系統(tǒng)減壓式中：-計(jì)算滑移率；-目標(biāo)滑移率?；谲?chē)輪滑移率控制的ABS所采用的控制方法主要有：(1)PID控制(比例積分微分控制)PID(比例積分微分)控制通過(guò)調(diào)整比例、積分、微分系數(shù)，使閉環(huán)系統(tǒng)得到預(yù)期的控制效果對(duì)于ABS，將滑移率誤差作為控制量，定義車(chē)輪滑移率誤差為：e=- （3.25）式中：e-控制誤差；-計(jì)算滑移率；o-目標(biāo)滑移率。基于車(chē)輪滑移率的ABS控制可以用以下的PID控制律實(shí)現(xiàn)： u=+ （3.26）式中：“u-系統(tǒng)控制量；、比例、積分、微分系數(shù)。在ABS實(shí)際應(yīng)用中，大多采用增量PI算法，用兩個(gè)構(gòu)成串級(jí)的PI控制器實(shí)現(xiàn)，內(nèi)環(huán)為壓力控制。

46、外環(huán)為滑移率控制。ABS的PID控制的優(yōu)點(diǎn)是不需要被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，只要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)在線(xiàn)整定PID參數(shù)即可獲得良好的控制效果，容易實(shí)現(xiàn)。不足之處在于PID參數(shù)靈敏度高，對(duì)被控對(duì)象參數(shù)的變化比較敏感，容易使系統(tǒng)不穩(wěn)定。(2)最優(yōu)控制方法最優(yōu)控制方法是基于狀態(tài)空間法的現(xiàn)代控制理論方法，是一種基于模型分析的控制方法。在ABS應(yīng)用中，其思路是根據(jù)ABS的各項(xiàng)控制指標(biāo)，按照最優(yōu)化的原理求得ABS的最優(yōu)控制指標(biāo)。ABS最優(yōu)控制的實(shí)質(zhì)是設(shè)計(jì)一個(gè)最優(yōu)控制系統(tǒng)，在汽車(chē)車(chē)輪防抱死控制過(guò)程中，選擇一個(gè)表征過(guò)程的目標(biāo)函數(shù)，確定一個(gè)最優(yōu)控制函數(shù)，以使得目標(biāo)函數(shù)達(dá)到極大值或極小值，使汽車(chē)ABS在汽車(chē)制動(dòng)過(guò)程中以最優(yōu)的方式工

47、作。最優(yōu)控制方法的優(yōu)點(diǎn)是考慮了控制過(guò)程中狀態(tài)變化過(guò)程而使控制過(guò)程平穩(wěn)。不足之處在于其控制效果的優(yōu)劣依賴(lài)于整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的精確程度，由于汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的高度非線(xiàn)性和時(shí)變性，ABS的最優(yōu)控制方法難以保證控制質(zhì)量。(3)滑模變結(jié)構(gòu)控制(滑動(dòng)模態(tài)變結(jié)構(gòu)控制)滑模變結(jié)構(gòu)控制是以經(jīng)典的數(shù)字控制理論為基礎(chǔ)一種控制方法，其特點(diǎn)在于控制的不連續(xù)性，根據(jù)被控對(duì)象當(dāng)時(shí)的狀態(tài)、偏差及其導(dǎo)數(shù)值，在系統(tǒng)的不同控制區(qū)域內(nèi)，以理想開(kāi)關(guān)的工作方式來(lái)切換控制量的大小和符號(hào)，迫使系統(tǒng)沿規(guī)定的狀態(tài)軌跡作小幅度高頻率的上下運(yùn)動(dòng)。滑模變結(jié)構(gòu)控制屬于一類(lèi)特殊的非線(xiàn)性控制方法，采用變結(jié)構(gòu)控制可以實(shí)現(xiàn)不穩(wěn)定系統(tǒng)的鎮(zhèn)定，系統(tǒng)的滑動(dòng)模態(tài)對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)變化、參數(shù)變化及外部干擾具有良好的自適應(yīng)性，非常適用于汽車(chē)ABS?；Ｗ兘Y(jié)構(gòu)控制方法的優(yōu)點(diǎn)是一旦滑模控制